Question

【題目】（14分）硼位于ⅢA族，三鹵化硼是物質結構化學的研究熱點，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有機合成的催化劑。

【查閱資料】

①BCl3的熔點為－107.3 ℃，沸點為12.5 ℃；

②2B＋6HCl2BCl3↑＋3H2↑；

③硼與鋁的性質相似，也能與氫氧化鈉溶液反應。

【設計實驗】 某同學設計如圖所示裝置制備三氯化硼：

請回答下列問題：

(1)常溫下，高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發生的反應可替代A裝置中的反應，兩個反應的產物中錳的價態相同。寫出高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸反應的離子方程式：______________。

(2)E裝置的作用是________________。

(3)寫出D裝置中發生反應的化學方程式：__________________；實驗中可以用一個盛裝________(填試劑名稱)的干燥管代替F＋G裝置，使實驗更簡便。

(4)三氯化硼遇水劇烈反應生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫出該反應的化學方程式________________。

(5)為了順利完成實驗，正確的操作是__________(填序號)。

①先點燃A處酒精燈，后點燃D處酒精燈

②先點燃D處酒精燈，后點燃A處酒精燈

③同時點燃A、D處酒精燈

(6)請你設計一個簡易實驗，驗證制得的產品中是否含有硼粉：____________________

Answer 1

【答案】(1)2MnO4－＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑

(2)冷卻和收集三氯化硼（2分）(3)2B＋3Cl2BCl3 堿石灰

(4)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl↑(5)①

(6)取少量樣品于試管中，滴加濃氫氧化鈉溶液，若有氣泡產生，則樣品中含有硼粉；若無氣泡產生，則樣品中無硼粉

【解析】

試題分析：(1)在A裝置中用高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發生反應可以制取氯氣，反應的方程式為:2MnO4-+10Cl-+16H+ = 2Mn2++8H2O+5Cl2↑。(2)由于濃鹽酸有揮發性，所以在氯氣中含有HCl氣體，用飽和NaCl溶液除去HCl雜質，用濃硫酸進行干燥，在D中發生反應:3Cl2+2B2BCl3;在 E裝置的作用是冷卻和收集三氯化硼 ;如果拆去B裝置，可能會發生反應2B+6HCl△2BCl3↑+3H2↑，在D中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發生爆炸;后果是多余的氯氣用NaOH溶液吸收。為防止倒吸及BCl3水解在E與G之間連接一個盛有濃硫酸的裝置。在實驗中也可以用一個盛裝堿石灰的干燥管代替F和G裝置，使實驗更簡便。(4)三氯化硼遇水劇烈反應生成硼酸(H3BO3)和白霧，該反應的化學方程式是BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl↑。(5)①先點燃A處酒精燈，待整套裝置中都充滿Cl2后再點燃D處酒精燈，使之發生反應。正確。②若先點燃D處酒精燈，這時B就與裝置中的空氣發生反應得到B2O3，再點燃A處酒精燈也不能產生BCl3了。錯誤。③同時點燃A、D處酒精燈也會導致產生B2O3，影響制備BCl3。(6)由于B的性質與Al相似，既能與強酸反應，也能與強堿反應放出氫氣，所以取少量樣品于試管中，滴加濃NaOH溶液，若有氣泡產生，則樣品中含有硼粉。