硼位于ⅢA族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点,也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6),也可作有机合成的催化剂。
【查阅资料】 ①BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃;②2B+6HCl2BCl3↑+3H2↑;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。
【设计实验】 某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:
请回答下列问题:
(1)常温下,高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应,两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式:___________________________________。
(2)E装置的作用是_______________________________________________。
如果拆去B装置,可能的后果是______________________________________
(3)写出D装置中发生反应的化学方程式:_____________________________
实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替F+G装置,使实验更简便。
(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式:__________________________________________________________;
实验室保存三氯化硼的注意事项是_________________________________。
(5)为了顺利完成实验,正确的操作是________(填序号),并解释原因:________。
①先点燃A处酒精灯,后点燃D处酒精灯
②先点燃D处酒精灯,后点燃A处酒精灯
③同时点燃A、D处酒精灯
(6)请你设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉:________________________________________________。
固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:Mg(NO2)2、NO2、O2
乙:MgO、NO2、O2
丙:Mg3N2、O2
丁:MgO、NO2、N2
(1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是_______________________。
查阅资料得知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明__________。
②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先________,然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。
⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想______是正确的。
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:______________(填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是__________
____________________________________________________。
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步探究。
某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如图所示:
(1)SO2气体还原Fe3+的产物是________(填离子符号),参加反应的SO2和Fe3+的物质的量之比是________。
(2)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是________。
A.Na2SO3溶液与HNO3 B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧 D.铜与热浓H2SO4
(3)装置C的作用是____________________________________。
(4)若要从A中所得溶液提取晶体,必须进行的实验操作步骤:蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有________(填序号)。
A.蒸发皿 B.石棉网
C.漏斗 D.烧杯 E.玻璃棒 F.坩埚
(5)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入酸性KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是________,原因是__________________________
______________________________________________。
(6)能表明I-还原性弱于SO2的现象是_____________________________
___________________________________________。
某种粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质。某同学在实验室中设计了用这种粗盐制备精盐的方案如下(用于沉淀的试剂稍过量):
请回答以下问题:
(1)为操作Ⅳ选择所需仪器(用标号字母填写):________。
A.烧杯 B.试管 C.玻璃棒 D.分液漏斗 E.漏斗 F.酒精灯
G.蒸发皿
(2)操作Ⅲ中常用Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液作为除杂试剂,则加入除杂试剂的顺序为:NaOH溶液→________→________。
(3)操作Ⅲ中,判断加入BaCl2已过量的方法是_________________________。
(4)操作Ⅴ应选择的酸是________,若将操作Ⅴ与操作Ⅳ的先后顺序对调,将会对实验结果产生的影响是__________________________________________。
(5)操作Ⅵ是________(选择合理操作的名称,用标号字母按操作先后顺序填写)。
a.过滤、洗涤 b.蒸发、浓缩 c.萃取、分液 d.冷却、结晶
制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是________________________________,
a的名称是________,b的名称是________;
(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式___________________;
(3)C的作用是______________________________________________________,
D的作用是____________________________________________________,
是否可以把C和D的位置对调并说明理由_____________________________;
(4)写出E中发生反应的化学方程式_________________________________;
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象____________________________________________________。
碱式碳酸铜是一种化工原料,化学式用mCu(OH)2·nCuCO3表示。实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下:
Ⅰ.废铜屑制硝酸铜
方案1:将铜屑在空气中充分灼烧,残留固体溶于稀硝酸;
方案2:如图1(夹持仪器已省略)。将浓硝酸缓慢加到废铜屑中(废铜屑过量),充分反应后过滤,得到硝酸铜溶液。
方案3:将方案2中浓硝酸换成稀硝酸,其他不变。
Ⅱ.碱式碳酸铜的制备
①向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液
②水浴加热至70 ℃左右
③用0.4 mol·L-1的NaOH溶液调节pH至8.5,振荡、静置、过滤
④用热水洗涤、烘干,得到碱式碳酸铜产品
请回答下列问题:
(1)按方案1实验,必须选择的下列仪器有________(填序号)。
(2)图2中能分别替代图1中B和C装置的是________(填装置序号)。
(3)已知:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O,NO不能单独与NaOH溶液反应,实验结束时,如何操作才能使装置中的有毒气体被NaOH溶液完全吸收?__________________________。
(4)步骤④中洗涤的目的是______________________________________。
(5)步骤③过滤后的滤液中含有CO32—,检验CO32—的方法是_________________________________________________________。
(6)测定碱式碳酸铜组成的方法主要有两种:
方法1 灼烧法:取34.6 g纯净物mCu(OH)2·nCuCO3,在硬质试管里灼烧,将气体产物依次通入足量的浓硫酸、足量的碱石灰中,完全吸收后浓硫酸净增1.8 g,碱石灰净增8.8 g。
方法2 还原法:在氢气中加强热,测反应前后固体的质量。
①利用上述数据推算碱式碳酸铜的化学式_____________________。
②配平化学方程式:mCu(OH)2·nCuCO3+________H2________Cu+________CO2↑+________H2O