Question

【題目】三氯化硼（BCl3），主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑，還用于高純硼或有機硼的制取。某興趣小組用氯氣和硼為原料，采用下列裝置（部分裝置可重復使用）制備BCl3。

已知：①BCl3的沸點為12.5℃，熔點為-107.3℃；遇水劇烈反應生成硼酸和鹽酸；②2B+6HCl 2BCl3+3H2；③硼與鋁的性質相似，也能與氫氧化鈉溶液反應。

請回答下列問題：

（1）A裝置可用氯酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣，反應的化學方程式為___________。

（2）裝置從左到右的接口連接順序為a→___________________→j。

（3）裝里E中的試劑為___________，如果拆去E裝置，可能的后果是____________。

（4）D裝置中發生反應前先通入一段時間的氯氣，排盡裝置中的空氣。若缺少此步驟，則造成的結果是_____。

（5）三氯化硼與水能劇烈反應生成硼酸（H3BO3）和白霧，寫出該反應的化學方程式________，硼酸也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示：

則陽極的電極反應式__________________，分析產品室可得到H3BO3的原因________________。

Answer 1

【答案】KClO3+6HCl(濃) ═KCl+3Cl2↑+3H2O ih→de→fg（或gf）→bc（或cb）→de 飽和食鹽水 硼粉與HCl氣體反應生成H2，加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸 會生成B2O3，使產品不純 BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑ 2H2O - 4e-═O2↑+4H+ 陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B(OH)4- 穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3

【解析】

根據裝置：由A中氯酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣，制得的氯氣混有HCl和水蒸氣，可以由E中飽和食鹽水吸收HCl氣體，由C中濃硫酸吸水干燥；BCl3遇水劇烈反應生成硼酸和鹽酸，因此發生反應前需要先通入一段時間的氯氣，排盡裝置中的空氣，干燥純凈的氯氣與硼粉在D中發生反應；BCl3的沸點為12.5℃，熔點為-107.3℃，可以用B中冰水冷凝產物BCl3并收集，F中NaOH可以吸收尾氣，防止污染空氣；為防止F中的水蒸氣進入B裝置，在B和F之間連接一個C干燥裝置，據此分析解答。

(1)A裝置用氯酸鉀固體與濃鹽酸反應制氯氣，反應的方程式為：KClO3+6HCl(濃)═KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案為：KClO3+6HCl(濃)═KCl+3Cl2↑+3H2O；

(2)根據分析，A制備氯氣，E中飽和食鹽水吸收HCl氣體，C中濃硫酸吸水干燥，為保證除雜充分，導氣管均長進短出，干燥純凈的氯氣與硼粉在D中發生反應，用B中冰水冷凝產物BCl3并收集，F中NaOH吸收尾氣，防止污染空氣，為防止F中的水蒸氣進入B裝置，在B和F之間連接一個C干燥裝置，故連接順序為：a→ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de→j，故答案為：ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de；

(3)裝置E中為飽和食鹽水，可以除去氯氣中的HCl氣體，若拆去E裝置，硼粉與HCl氣體反應生成H2，加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸，故答案為：飽和食鹽水；硼粉與HCl氣體反應生成H2，加熱H2與Cl2的混合氣體易發生爆炸；

(4)D裝置中發生反應前先通入一段時間的氯氣，排盡裝置中的空氣。若缺少此步驟，氧氣與硼粉會生成B2O3，使產品不純，故答案為：會生成B2O3，使產品不純；

(5)三氯化硼與水能劇烈反應生成硼酸(H3BO3)和白霧，白霧為HCl，反應的方程式為：BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑；根據裝置，陽極室為硫酸，放電的是水中氫氧根離子，電極反應式為：2H2O-4e-═O2↑+4H+；陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3，故答案為：BCl3+3H2O═H3BO3+3HCl↑；2H2O-4e-═O2↑+4H+；陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的B(OH)4-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3BO3。