Question

5．硼氫化鈉（NaBH₄）在化工等領域具有重要的應用價值，某研究小組采用偏硼酸鈉（NaBO₂）為主要原料制備NaBH₄，其流程如下．已知：NaBH₄常溫下能與水反應，可溶于異丙酸（沸點：13℃）．

（1）硼氫化鈉（NaBH₄）的電子式為；其中B元素的化合價為+3
（2）在第①步反應加料之前，需要將反應器加熱至100℃以上并通入氬氣，該操作的目的是：排盡裝置內空氣及水汽
（3）請配平第①步反應的化學方程式：1NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H₂-1NaBH₄+2Na₂SiO₃
（4）第②步操作需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗；第③步分離（NaBH₄）并回收溶劑，采用的方法是蒸餾．

Answer 1

分析 NaBO₂、SiO₂、Na和H₂在一定條件下反應生成NaBH₄、Na₂SiO₃，NaBH₄常溫下能與水反應，且氫氣和氧氣混合加熱易產生爆炸現象，為防止NaBH₄水解、防止產生安全事故，需要將裝置中的空氣和水蒸氣排出；NaBH₄可溶于異丙胺，根據③知，②中加入的溶劑是異丙胺，NaBH₄溶解于異丙胺、Na₂SiO₃不溶于異丙胺，難溶性固體和溶液采用過濾方法分離，通過過量得到濾液和濾渣，濾渣成分是Na₂SiO₃；異丙胺沸點：33℃，將濾液采用蒸餾的方法分離，得到異丙胺和固體NaBH₄；
（1）NaBH₄中Na為+1價，B為+3價，可結合化合物中各元素正負化合價代數和為0，計算出氫元素的化合價，①反應中H元素化合價由0價變為-1價、Na元素化合價由0價變為+1價，根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（2）原料中的金屬鈉通常保存在煤油中，需要用到的實驗用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等，為防止安全事故發生和防止NaBH₄水解，在第①步反應加料之前，需要將反應器加熱至100℃以上并通入氬氣，從而排出空氣和水蒸氣；
（3）根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（4）分離難溶性固體和溶液采用過濾；熔沸點相差較大的可以采用蒸餾方法．

解答 解：（1）NaBH₄中根據化合物中各元素正負化合價代數和為0，并結合Na為+1價、B為+3價計算出H為-1價，第①步反應中根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式為NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H₂═NaBH₄+2Na₂SiO₃，電子轉移數目為4e^-，
故答案為：；+3；
（2）鈉的密度大于煤油，為隔絕空氣和水，原料中的金屬鈉通常保存在煤油中，實驗室取用少量金屬鈉時，需要鑷子夾取鈉、用濾紙吸煤油，所以實驗室取用少量金屬鈉需要用到的實驗用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等，NaBH₄常溫下能與水反應，且氫氣和氧氣混合加熱易產生爆炸現象，為防止NaBH₄水解、防止產生安全事故，需要將裝置中的空氣和水蒸氣排出，鈉極易和空氣中氧氣、和水反應，
故答案為：除去裝置中的空氣和水蒸氣；
（3）第①步反應中根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式為NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H₂═NaBH₄+2Na₂SiO₃，
故答案為：1，2，4，2-1，2；
（4）分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；②中加入的溶劑是異丙胺，NaBH₄溶解與異丙胺、Na₂SiO₃不溶于異丙胺，所以第②步分離采用的方法是過濾；熔沸點相差較大的可以采用蒸餾方法，異丙胺沸點：33℃，將濾液采用蒸餾的方法分離，得到異丙胺和固體NaBH₄，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；蒸餾．

點評 本題考查物質制備實驗方案設計，為高頻考點，側重考查學生分析推斷及知識綜合應用能力，涉及物質分離提純、熱化學反應方程式的書寫、氧化還原反應、實驗基本操作等知識點，綜合性較強且較基礎，難點是分析流程圖中發生的反應、基本操作等，題目難度中等．