Question

【題目】硼位于第ⅢA族，三氯化硼是無色、強烈臭味的發(fā)煙液體或氣體，屬于化學(xué)危險品，主要用于半導(dǎo)體硅的摻雜源、有機合成的催化劑，還應(yīng)用于高純硼、有機硼(如：乙硼烷B2H6)的制取。某同學(xué)設(shè)計利用Cl2和單質(zhì)B制備三氯化硼(BCl3)的裝置示意圖。查閱資料：①BCl3沸點12.5℃，熔點－107.3℃，易潮解；②2B＋6HCl2BCl3↑＋3H2↑；③硼與硅“對角線”相似，都能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。請回答下列問題：

(1)裝置A中二氧化錳能與濃鹽酸在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)制取氯氣，該反應(yīng)的離子方程式：______________________________，洗氣瓶G中用Na2SO3溶液除去Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。

(2)E裝置的作用是_________________________，如果拆去B裝置，可能導(dǎo)致的后果是：_____________________________________________________________。

(3)寫出D裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________，實驗中可用一個盛裝__________(填：試劑名稱)的干燥管代替F+G裝置，使實驗更簡便。

(4)BCl3遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫出該反應(yīng)方程式：____________。

(5)為了順利完成實驗，正確的操作是____________(填：數(shù)字編號)。

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)硼纖維是在金屬絲上沉積無定形的硼而形成的無機纖維，通常在熾熱的鎢絲表面發(fā)生如下的反應(yīng)：3H2＋2BCl3 ＝2B＋6HCl↑。要想驗證制得的產(chǎn)品中是否含硼粉：應(yīng)取少量樣品于試管中，滴加濃____________(填：化學(xué)式)溶液，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

Answer 1

【答案】MnO2+4H +2Cl－ Mn2++Cl2↑+2H2O Na2SO3+Cl2+ 2NaOH＝Na2SO4+2NaCl+H2O 冷卻和收集三氯化硼 可能發(fā)生反應(yīng)：2B+6HCl＝2BCl3+3H2↑，在D中加熱H2、Cl2混合氣時易發(fā)生爆炸現(xiàn)象 2B＋3Cl2＝ 2BCl3 堿石灰 BCl3＋3H2O＝H3BO3＋3HCl ① NaOH溶液

【解析】

裝置A、B、C為氯氣的發(fā)生裝置和氯氣的除雜干燥裝置，在裝置D中，氯氣與硼粉發(fā)生反應(yīng)，得到BCl3。E裝置利用冰水，將BCl3蒸氣冷凝下來。F防止G中的水蒸氣進入E，使BCl3潮解，G為尾氣吸收裝置。

(1)二氧化錳和濃酸鹽反應(yīng)，濃鹽酸為強酸的溶液，可以拆成離子形式，離子方程式為MnO2+4H +2Cl－ Mn2++Cl2↑+2H2O；洗氣瓶G中Na2SO3具有還原性，化合價升到得到Na2SO4，氯氣具有氧化性，化合價降低得到NaCl。化學(xué)方程式為Na2SO3+Cl2+ 2NaOH==Na2SO4+2NaCl+H2O；

(2)E中盛裝的是冷卻液，根據(jù)BCl3的沸點12.5℃，可以將BCl3由氣體變成液體，答案為冷卻和收集三氯化硼；如果拆除裝置B，Cl2中的HCl氣體沒有除去，根據(jù)資料②，HCl會與B反應(yīng)生成H2，而H2和Cl2會在加熱條件下反應(yīng)，答案為可能發(fā)生反應(yīng)：2B+6HCl== 2BCl3+3H2↑，在D中加熱H2、Cl2混合氣時易發(fā)生爆炸現(xiàn)象；

(3)D為Cl2和B反應(yīng)生成BCl3的裝置，化學(xué)方程式為2B＋3Cl2 2BCl3；裝置F和G的目的是處理沒有反應(yīng)掉的氯氣，還要防止G中的水蒸氣到E中。堿石灰既可以與氯氣反應(yīng)，將氯氣處理掉，也可以防止外界中的水蒸氣進入E中。答案為堿石灰；

(4)BCl3遇水發(fā)生水解，B結(jié)合了水電離出來的OH－，Cl結(jié)合水電離出來的H＋，再根據(jù)現(xiàn)象白霧，生成的產(chǎn)物為HCl。答案為BCl3＋3H2O=H3BO3＋3HCl；

(5)需要排除裝置中的空氣，防止硼在加熱條件下與氧氣反應(yīng)，所以先點燃A處的酒精燈，讓生成的氯氣將裝置中的空氣排除干凈，等裝置中充滿氯氣時，再點燃D處的酒精燈，答案為①；

(6)要驗證BCl3中是否含有B，利用B的性質(zhì)類似于Si，可以與堿發(fā)生反應(yīng)，有H2生成，所以可以將樣品加入堿中，答案為NaOH溶液。