Question

20．三氯化硼是一种重要的化工原料，某同学设计的三氯化硼制备装置如图．

【查阅资料】
①BCl₃：的熔点为-107.3℃，沸点为12.5℃
②2B+6HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃+3h₂
③硼与侣的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应
请回答下列题：
（1）A装置可用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的化学方程式为2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑．
（2）为了完成三氯化硼的制备，装置从左到右的接口连接顺序为a-hi-fg（或gf）-bc（或cb）-de-j．
（3）装里E中的试剂为饱和食盐水．如果拆去E装置，可能的后果是粉与氯化氢气体反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸．
（4）D装置中发生反应前先通入一段时间的氯气，其目的是排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉发生反应生成B₂O₃．该装置中发生反应的化学方程式为2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃．
（5）三氯化硼与水能剧烈反应生成硼酸（H₃BO₃）和白雾，写出该反应的化学方程式BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑．
（6）请设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉，若无气泡产生，则样品中无硼粉．

Answer 1

分析 在加热条件下，二氧化锰和浓盐酸在A中发生氧化还原反应生成Cl₂，但浓盐酸具有挥发性，水被加热也能蒸发，升高温度加快浓盐酸挥发、加快水蒸发，所以生成的Cl₂中含有HCl、H₂O，为了得到较纯净的Cl₂，饱和食盐水能吸收HCl，浓硫酸能干燥气体，故连接EF装置，在D中制得BCl₃，然后用B得到BCl₃固体，为防止G中的水蒸气进入B装置使生成的BCl₃水解，需在B和G中间添加装置C装浓硫酸进行干燥，G吸收未反应的Cl₂，据此分析作答．

解答 解：（1）A装置可用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的化学方程式为：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑；
故答案为：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+2KCl+8H₂O+5Cl₂↑；
（2）A中生成Cl₂，但生成的Cl₂中含有HCl、H₂O，为了得到较纯净的Cl₂，饱和食盐水能吸收HCl，浓硫酸能干燥气体，故a连接hi，在D中制得BCl₃，故再连接fg（或gf），然后用B得到BCl₃固体，连接bc（或cb），为防止G中的水蒸气进入B装置使生成的BCl₃水解，需在B和G中间添加装置C装浓硫酸进行干燥，G吸收未反应的Cl₂，则再连接dej；
故答案为：a-hi-fg（或gf）-bc（或cb）-de-j；
（3）E中试剂为饱和食盐水，为吸收氯气中的HCl气体，若无此装置，氯化氢气体进入D装置，硼粉与氯化氢气体反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸；
故答案为：饱和食盐水；硼粉与氯化氢气体反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸；
（4）硼粉易被空气中的氧气氧化，故D装置中发生反应前先通入一段时间的氯气，其目的是排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉发生反应生成B₂O₃，D装置中发生反应的化学方程式为：2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃；
故答案为：排尽装置中的空气，避免氧气与硼粉发生反应生成B₂O₃；2B+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl₃；
（5）因硼与铝的性质相似，硼酸的化学式为H₃BO₃，类似铝酸（H₃AlO₃）．因三氯化硼遇水能反应，反应的化学方程式为：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；
故答案为：BCl₃+3H₂O=H₃BO₃+3HCl↑；
（6）由于B的性质与Al相似，既能与强酸反应，也能与强碱反应放出氢气，所以取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉，若无气泡产生，则样品中无硼粉；
故答案为：取少量样品于试管中，滴加浓NaOH溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉，若无气泡产生，则样品中无硼粉．

点评 本实验属于物质制备与检验综合设计实验，为高频考点，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，目难度中等．