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7.三氯化硼是一种重要的化工原料,主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取.(已知:BCl3的沸点为12.5℃,熔点为-107.3℃,易潮解)实验室制备三氯化硼的原理为:B2O3+3C+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl3+3CO

(1)甲组同学拟用下列装置如图1制备干燥纯净的氯气(不用收集)
①装置B的作用是除去Cl2中混有的HC1,装置C盛放的试剂是浓硫酸.
②装置A中发生反应的离子方程式为ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O.
(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置如图2(装置可重复使用)制备BC13并验证反应中有CO生成.
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A→B→C→G→E→H→J→H→F→D→I;其中装置E的作用是将BCl3冷凝为液体收集.
②实验开始时,先通入干燥的N2的目的是排除装置中的空气.
③能证明反应中有CO生成的现象是装置F中黑色粉末变为红色,装置D中澄清石灰水变浑浊.
④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾,其与水反应的化学方程式为BC13+3H2O=H3BO3+3HC1.

分析 (1)根据实验装置图可知,用高锰酸钾与浓盐酸反应制得氯气,同时生成氯化钾和氯化锰,制得的氯气中含有氯化氢和水杂质,要用饱和食盐水除去氯化氢,用浓硫酸除去水份,而得到干燥纯净的氯气,据此答题;
(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A、B、C制得干燥的氯气,用氯气与B2O3、C反应生成三氯化硼和CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置E,在E和J之间接上H装置,用于吸水,生成的CO干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,据此答题.

解答 解:(1)根据实验装置图可知,用高锰酸钾与浓盐酸反应制得氯气,同时生成氯化钾和氯化锰,制得的氯气中含有氯化氢和水杂质,要用饱和食盐水除去氯化氢,用浓硫酸除去水份,而得到干燥纯净的氯气,
①根据上面的分析可知,装置B中盛放的试剂是饱和食盐水,装置C的作用是干燥氯气,应选择盛放浓硫酸,
故答案为:饱和食盐水;浓硫酸;
②装置A中氯酸钾与浓盐酸反应制得氯气,同时生成氯化钾,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒得离子反应方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O,
故答案为:ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O;
(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A、B、C制得干燥的氯气,用氯气与B2O3、C反应生成三氯化硼和CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置E,在E和J之间接上H装置,用于吸水,生成的CO经干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,
①根据上面的分析可知,乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A→B→C→G→E→H→J→H→F→D→I,利用装置E中冰水冷却可将BCl3冷凝为液体收集,
故答案为:G、E、H、J、H;将BCl3冷凝为液体收集;
②三氯化硼易水解,在实验开始时,要将装置中的空气排尽,所以要先通入干燥N2,
故答案为:排除装置中的空气;
③根据实验的原理可知,生成的CO能将黑色的氧化铜还原为红色的铜,同时产生能使澄清石灰水变浑的气体,所以能证明反应中有CO生成的现象是装置F中黑色粉末变为红色,装置D中澄清石灰水变浑浊,
故答案为:装置F中黑色粉末变为红色,装置D中澄清石灰水变浑浊;
④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾,说明三氯化硼水解生成HCl和硼酸,根据原子守恒得水解反应的化学方程式BC13+3H2O=H3BO3+3HC1,
故答案为:BC13+3H2O=H3BO3+3HC1.

点评 本题考查物质制备实验,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,题目涉及制备气体、净化气体、干燥气体和尾气处理,明确原理是解题关键,注意题目信息的应用,目难度中等.

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