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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.

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.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

3.化學科學在藥物的開發、合成和使用中起著至關重要的作用,如小蘇打、胃舒平等可以治療胃潰瘍,胃舒平的主要成分是氫氧化鋁,胃潰瘍是由于胃酸過多導致的,用胃舒平治療胃潰瘍的主要化學反應方程式是:Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

16.根據題目要求,回答下列問題:
(1)某同學用乙醇、乙酸和濃硫酸制取乙酸乙酯,裝置如圖所示.該反應的化學方程式為CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O.裝置中干燥管的作用是防止倒吸,小試管中的試劑為飽和碳酸鈉溶液.
(2)某芳香烴A的相對分子質量為104,其中碳的質量分數為92.3%.則A的結構簡式為.在一定條件下,A發生聚合反應得到一種高分子化合物,該反應的化學方程式為.A與氫氣完全加成后產物的一氯代物共有5種.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.某化工廠制取純堿的流程如圖所示:

(1)流程中先通NH3后通CO2的原因是氨氣在水中溶解度大,先通氨氣,可以吸收更多的二氧化碳,提高生成HCO3-的濃度,有利于促進更多的NaHCO3析出;生成沉淀A的化學方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓.
(2)流程中可循環利用的物質為CO2、NaCl.不用其他試劑,檢查流程中副產品F是否純凈的操作是取少量氯化銨產品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產品純凈.
(3)合成氨工廠在900~1000℃時,使用天然氣與水蒸氣在催化劑(Al2O3+Ni)作用下獲得合成氨的原料氣之一氫氣,該反應的化學方程式為CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900~1000℃}$CO2+4H2或CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900~1000℃}$CO+3H2
(4)合成氨工業實際選擇的條件是B(填字母代號).
    A.200℃,10MPa          B.400℃,20MPa          C.800℃,5MPa
(5)在該流程中,每使用11.70t食鹽最終得到10.07t純堿,則NaCl的利用率為95%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

20.高錳酸鉀(KMnO4)是一種常見氧化劑.主要用于化工、防腐及制藥工業等.以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產高錳酸鉀的工藝路線如下:

回答下列問題:
(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應將軟錳礦粉碎,其作用是增大反應物接觸面積,加快反應速率,提高原料利用率. 
(2)“平爐”中發生反應的化學方程式為2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(3)“平爐”中需要加壓,其目的是提高氧氣的壓強,加快反應速率,增加軟錳礦轉化率.
(4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝.
①“CO2歧化法”是傳統工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱酸性,K2MnO4發生歧化反應,反應中生成KMnO4,MnO2和KHCO3(寫化學式).
②“電解法”為現代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發生的電極反應為MnO42--e-=MnO4-
,陰極逸出的氣體是H2
③“電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為3:2.
(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.0800g樣品,溶解后定容于100mL容量瓶中,搖勻.取濃度為0.2000mol•L-1的H2C2O4標準溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48mL,該樣品的純度為95.6%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

10.高錳酸鉀可用于生活消毒,是中學化學常見的氧化劑.工業上,用軟錳礦制高錳酸鉀的流程如下:

請回答下列問題:
(1)該生產中需要純凈的CO2氣體.寫出實驗室制取CO2的化學方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑.
(2)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑.其消毒原理與下列物質相同的是bd(填字母).
a.75%酒精    b.雙氧水    c.苯酚    d. 84消毒液(NaClO溶液)
(3)寫出二氧化錳和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時發生的主要化學反應的方程式:2MnO2+4KOH+O2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(4)上述流程中可以循環使用的物質有KOH、MnO2(寫化學式).
(5)測定高錳酸鉀樣品純度采用硫酸錳滴定:向高錳酸鉀溶液中滴加硫酸錳溶液,產生黑色沉淀.當溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不恢復,表明達到滴定終點.寫出該反應的離子方程式:2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+
(6)已知:常溫下,Ksp[Mn(OH)2]=2.4×10-13.工業上,調節pH可以沉淀廢水中Mn2+,當pH=10時,溶液中c(Mn2+)=2.4×10-5mol/L.
(7)操作Ⅰ的名稱是過濾;操作Ⅱ根據KMnO4和K2CO3兩物質在溶解性上的差異,采用濃縮結晶(填操作步驟)、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.CoCl2•6H2O是一種飼料營養強化劑.一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2•6H2O的工藝流程如圖1:

已知:①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:(金屬離子濃度為:0.01mol/L)
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
開始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔點為86℃,加熱至110~120℃時,失去結晶水生成無水氯化鈷.
(1)寫出浸出過程中Co2O3發生反應的離子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)寫出NaClO3發生反應的主要離子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;若不慎向“浸出液”中加過量NaClO3時,可能會生成有毒氣體,寫出生成該有毒氣體的離子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O.
(3)“加Na2CO3調pH至a”,過濾所得到的沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)“操作1”中包含3個基本實驗操作,它們依次是蒸發濃縮、冷卻結晶和過濾.制得的CoCl2•6H2O在烘干時需減壓烘干的原因是降低烘干溫度,防止產品分解.
(5)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖2.向“濾液”中加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+;其使用的最佳pH范圍是B.
A.2.0~2.5   B.3.0~3.5
C.4.0~4.5    D.5.0~5.5
(6)為測定粗產品中CoCl2•6H2O含量,稱取一定質量的粗產品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質量.通過計算發現粗產品中CoCl2•6H2O的質量分數大于100%,其原因可能是粗產品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水.(答一條即可)

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO32、Al2O3和Fe2O3等,回收其中鎂的工藝流程如下:

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如下表,請回答下列問題:
沉淀物Fe3+Al3+Mg2+
pH3.25.212.4
(1)“浸出”步驟中,為提高鎂的浸出率,可采取的措施有升高溫度、攪拌、多次浸取等(要求寫出兩條).
(2)濾渣I的主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)從濾液Ⅱ中可回收利用的主要物質有Na2SO4
(4)若將MgCl2溶液加熱蒸干得到的固體是Mg(OH)2,若要得到MgCl2應采取的操作是在HCl的氣流中將MgCl2溶液加熱蒸干.
(5)用稀硫酸酸浸時形成濾渣的離子方程式有MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg(CO32+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.現在和將來的社會,對能源和材料的需求是越來越大,我們學習化學就為了認識物質,創造物質,開發新能源,發展人類的新未來.請解決以下有關能源的問題:
(1)未來新能源的特點是資源豐富,在使用時對環境無污染或污染很小,且可以再生.下列屬于未來新能源標準的是B:
①天然氣  ②煤   ③核能   ④石油   ⑤太陽能   ⑥生物質能   ⑦風能   ⑧氫能
A.①②③④B.⑤⑥⑦⑧C.③⑤⑥⑦⑧D.③④⑤⑥⑦⑧
(2)運動會上使用的火炬的燃料一般是丙烷(C3H8),請根據完成下列題目.
①已知11g丙烷(C3H8)在298K和101Kpa條件下完全燃燒生成CO2和液態水時放出的熱量為555kJ,請寫出丙烷燃燒熱的熱化學方程式:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=2220 kJ•mol-1 ;
②以丙烷(C3H8)和空氣為原料,稀硫酸為電解質溶液能(填能或不能)設計成池!
若能,則寫出通入丙烷(C3H8)的那一極為:負極;氧氣在正極發生反應.若不能,則理由是:..
③丙烷在一定條件下發生脫氫反應可以得到丙烯.
已知:C3H8(g)→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)△H1=+156.6kJ•mol-1
CH3CH=CH2(g)→CH4(g)+HC≡CH(g)△H2=+32.4kJ•mol-1
則相同條件下,反應C3H8(g)→CH3CH=CH2(g)+H2(g)的△H=124.2kJ•mol-1
(3)已知:H-H鍵的鍵能為436KJ/mol,H-N鍵的鍵能為391KJ/mol,根據化學方程式:N2+3H2?2NH3△H=-92.4KJ/mol,
①請計算出N≡N鍵的鍵能為945.66KJ/mol.
②若向處于上述熱化學方程式相同溫度和體積一定的容器中,通入1mol N2 和3mol H2,充分反應后,恢復原溫度時放出的熱量小于 92.4KJ(填大于或小于或等于).

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同步練習冊答案
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