Question

【題目】H·C·Brown和Schlesinger于1942年在芝加哥大學(xué)發(fā)現(xiàn)的硼氫化鈉(NaBH4)是最常用的還原劑之一，反應(yīng)常生成偏硼酸鈉(NaBO2)。有關(guān)實驗流程如圖所示：

I.氫化鈉的制備：

已知NaH能在潮濕的空氣中自燃。甲同學(xué)用如圖所示裝置(每種裝置只選一次)來制取NaH。

(1)裝置的連接順序是C→____________→D→__________，X、Y分別是__________、__________。

(2)通入H2，點燃裝置D處酒精燈之前的實驗操作是__________。若省略該操作，可能導(dǎo)致的后果是__________。

Ⅱ.硼氫化鈉的制備及純度測定：

將硼硅酸鈉與氫化鈉在450～500℃溫度和(3.04～5.07)×105Pa壓力下反應(yīng)，生成硼氫化鈉和硅酸鈉。

(3)乙同學(xué)欲通過測定硼氫化鈉與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的體積來確定硼氫化鈉樣品的純度(雜質(zhì)只有氫化鈉)，設(shè)計了以下4種裝置，從易操作性、準(zhǔn)確性角度考慮，宜選裝置。__________

(4)稱取4.04g樣品(雜質(zhì)只有氫化鈉)，重復(fù)實驗操作三次，測得生成氣體的平均體積為9.184L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則樣品中硼氫化鈉的純度為__________%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

Ⅲ.碉氫化鈉的性質(zhì)檢驗：

(5)堿性條件下，丙同學(xué)將NaBH4與CuSO4溶液反應(yīng)可得到納米銅和NaBO2，其離子方程式為__________。

Answer 1

【答案】A B 堿石灰(或生石灰等) 濃硫酸 驗純(或?qū)⒀b置中空氣排盡) 爆炸(或儀器炸裂等) 丁 94 BH4-＋4Cu2＋＋8OH－=4Cu↓＋BO2-＋6H2O

【解析】

I．C裝置由鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)制取氫氣，制得的氫氣中混有HCl和水蒸氣，先通過堿性干燥劑除去水蒸氣和氯化氫氣體，經(jīng)過處理的氫氣再進(jìn)入D與鈉反應(yīng)，反應(yīng)之前先將氫氣驗純，NaH易與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，故D裝置需要隔離水，所以還需要在D裝置之后連接一個干燥裝置，據(jù)此分析；

Ⅱ．(3)硼氫化鈉與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的體積，首先要保證分液漏斗內(nèi)液體順利流下，量筒的精確度較低，量取氣體的體積準(zhǔn)確度不高，據(jù)此分析解答；

(4)設(shè)樣品中NaH的物質(zhì)的量為x，NaBH4的物質(zhì)的量為y，則有24x+38y＝4.04g，樣品與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2NaH+H2SO4＝2H2↑+Na2SO4、2NaBH4+H2SO4+6H2O＝8H2↑+2H3BO3+Na2SO4，生成氣體的平均體積為9.184L，氣體為氫氣，故生成的n(H2)==0.41mol，有x+4y＝0.41，解得x、y，可得其純度；

Ⅲ．(5)硼氫化鈉是一種強(qiáng)還原劑，堿性條件下，NaBH4與CuSO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅、NaBO2和水，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式。

I．(1)根據(jù)分析，C裝置中制取的氫氣需要除雜和干燥，即除去水蒸氣和氯化氫氣體，應(yīng)選擇堿石灰(或生石灰等)既可以吸收氯化氫也可以吸收水分，D裝置制得的NaH能在潮濕的空氣中自燃，還需要在D裝置之后連接一個干燥裝置，則實驗裝置的連接順序為C→A→D→B，A的盛裝的試劑X為堿石灰(或生石灰等)，B中盛裝的試劑Y為濃硫酸；

(2)通入H2，點燃裝置D處酒精燈之前的實驗操作是驗純(或?qū)⒀b置中空氣排盡)；若省略該操作，氫氣中混有空氣，可能導(dǎo)致的后果是爆炸(或儀器炸裂等)；

Ⅱ．(3)由于量筒的精確度不高，不屬于精密的測量儀器，則收集的氣體的體積準(zhǔn)確度較低，硼氫化鈉與稀硫酸反應(yīng)時要確保反應(yīng)裝置內(nèi)外壓強(qiáng)相同，能使分液漏斗內(nèi)的反應(yīng)液順利流下，綜上分析應(yīng)選擇裝置��；

(4)設(shè)樣品中NaH的物質(zhì)的量為x，NaBH4的物質(zhì)的量為y，則有24x+38y＝4.04g，樣品與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2NaH+H2SO4＝2H2↑+Na2SO4、2NaBH4+H2SO4+6H2O＝8H2↑+2H3BO3+Na2SO4，生成氣體的平均體積為9.184L，氣體為氫氣，故生成的n(H2)==0.41mol，有x+4y＝0.41，解得y=0.1mol，x=0.01mol，則樣品中硼氫化鈉的純度為×100%≈94%；

Ⅲ．(5)硼氫化鈉是一種強(qiáng)還原劑，堿性條件下，NaBH4與CuSO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅、NaBO2和水，其離子方程式為BH4-＋4Cu2＋＋8OH－=4Cu↓＋BO2-＋6H2O。