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＋6HCl₂BCl₃↑＋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生的反應可替代A裝置中的反應，兩個反應的產物中錳的價態相同。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)寫出D裝置中發生反應的化學方程式：_____________________________
實驗中可以用一個盛裝________(填試劑名稱)的干燥管代替F＋G裝置，使實驗更簡便。
(4)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)，并解釋原因：________。
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)請你設計一個簡易實驗，驗證制得的產品中是否含有硼粉：
________________________________________________________________。

Answer 1

(1)2MnO₄^—＋10Cl^－＋16H^＋=2Mn^2＋＋8H₂O＋5Cl₂↑
(2)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，易發生爆炸
(3)2B＋3Cl₂2BCl₃　堿石灰
(4)BCl₃＋3H₂O=H₃BO₃＋3HCl↑　密封保存
(5)①　排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉反應生成B₂O₃
(6)取少量樣品于試管中，滴加濃氫氧化鈉溶液，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

本實驗屬于物質制備與檢驗綜合設計實驗，涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理。(1)見答案。(2)三氯化硼的沸點低，易揮發，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，易發生爆炸。(3)硼與氯氣在加熱條件下反應生成三氯化硼。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。(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，故實驗室應密封保存三氯化硼。(5)若不先排盡裝置中的空氣，O₂會與硼反應：4B＋3O₂2B₂O₃。(6)由題給材料知硼與氫氧化鈉溶液反應：2B＋2H₂O＋2NaOH=2NaBO₂＋3H₂↑，三氯化硼溶于氫氧化鈉溶液發生反應：BCl₃＋4NaOH=NaBO₂＋2H₂O＋3NaCl。