Question

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的沸點為12.5℃，熔點為-107.3℃；
②2B+6HCl

△   .

2BCl₃↑+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(fā)生的反應可替代A裝置中的反應，而且不需要加熱，兩個反應的產物中錳的價態(tài)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

 

．如果拆去B裝置，可能的后果是

 

．
（3）實驗中可以用一個盛裝

 

（填試劑名稱）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，寫出該反應的化學方程式：

 

；實驗室保存三氯化硼的注意事項是

 

．
（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）請你補充完整下面的簡易實驗，以驗證制得的產品中是否含有硼粉：取少量樣品于試管中，滴加濃

 

（填化學式）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．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,氯氣的實驗室制法

專題：實驗題

分析：（1）高錳酸鉀與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣和水；
（2）BCl₃的沸點為12.5℃，易揮發(fā)，應冷卻收集；B用于除去HCl氣體，可能會發(fā)生反應2B+6HCl

△   .

2BCl₃↑+3H₂↑，在D中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
（3）F裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進入U形管．G裝置可以盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，以此判斷；
（4）三氯化硼遇水劇烈反應生成硼酸（H₃BO₃）和白霧，在實驗室保存三氯化硼的注意事項要密封保存，防止受潮水解；
（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(fā)生反應；
②若先點燃D處酒精燈，這時B就與裝置中的空氣發(fā)生反應得到B₂O₃，再點燃A處酒精燈也不能產生BCl₃了；
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．

解答： 解：（1）在A裝置中用高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生反應可以制取氯氣，反應的離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5Cl₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5Cl₂↑；
（2）三氯化硼的沸點低，易揮發(fā)，需要冷卻產品．B裝置的作用是吸收Cl₂中混有的HCl，由題給資料知，硼與氯化氫反應生成的產物中有氫氣，加熱氫氣和氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸，
故答案為：冷卻和收集三氯化硼；硼粉與氯化氫反應生成的產物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸；
（3）F裝置用于吸收水蒸氣，避免G裝置中的水蒸氣進入U形管．G裝置可以盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，故實驗中可以用一個盛裝堿石灰的干燥管來代替F+G裝置，
故答案為：堿石灰；
（4）因硼與鋁的性質相似，硼酸的化學式為H₃BO₃，類似鋁酸（H₃AlO₃）．因三氯化硼遇水能反應，反應的化學方程式為：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑，故實驗室應密封冷暗處保存三氯化硼，
故答案為：BCl₃+3H₂O═H₃BO₃+3HCl↑；密封保存；
（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(fā)生反應，故正確；
②若先點燃D處酒精燈，這時B就與裝置中的空氣發(fā)生反應得到B₂O₃，再點燃A處酒精燈也不能產生BCl₃了，故錯誤；
③同時點燃A、D處酒精燈也會導致產生B₂O₃，影響制備BCl₃，錯誤；
故答案為：①；
（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，若無氣泡產生，則樣品中無硼粉，
故答案為：NaOH．

點評：本實驗屬于物質制備與檢驗綜合設計實驗，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理，目難度中等．