Question

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

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，生成硼氫化鈉和硅酸鈉。

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

(4)稱取4.04g樣品(雜質只有氫化鈉)，重復實驗操作三次，測得生成氣體的平均體積為9.184L(已折算為標準狀況)，則樣品中硼氫化鈉的純度為__________%(結果保留兩位有效數字)。

Ⅲ.碉氫化鈉的性質檢驗：

(5)堿性條件下，丙同學將NaBH4與CuSO4溶液反應可得到納米銅和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(或將裝置中空氣排盡) 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，經過處理的氫氣再進入D與鈉反應，反應之前先將氫氣驗純，NaH易與水蒸氣反應生成氫氣，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，據此分析；

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

(4)設樣品中NaH的物質的量為x，NaBH4的物質的量為y，則有24x+38y＝4.04g，樣品與稀硫酸反應，反應方程式為：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)硼氫化鈉是一種強還原劑，堿性條件下，NaBH4與CuSO4溶液發生氧化還原反應生成銅、NaBO2和水，據此書寫離子反應方程式。

I．(1)根據分析，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(或將裝置中空氣排盡)；若省略該操作，氫氣中混有空氣，可能導致的后果是爆炸(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確度較低，硼氫化鈉與稀硫酸反應時要確保反應裝置內外壓強相同，能使分液漏斗內的反應液順利流下，綜上分析應選擇裝置��；

(4)設樣品中NaH的物質的量為x，NaBH4的物質的量為y，則有24x+38y＝4.04g，樣品與稀硫酸反應，反應方程式為：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)硼氫化鈉是一種強還原劑，堿性條件下，NaBH4與CuSO4溶液發生氧化還原反應生成銅、NaBO2和水，其離子方程式為BH4-＋4Cu2＋＋8OH－=4Cu↓＋BO2-＋6H2O。