Question

16．硼氫化鈉（NaBH₄）在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，某研究小組采用偏硼酸鈉（NaBO₂）為主要原料制備N(xiāo)aBH₄，其流程如圖：

已知：NaBH₄常溫下能與水反應(yīng)，可溶于異丙胺（沸點(diǎn)：33℃）；
（1）在第①步反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)器加熱至100℃以上并通入氬氣，該操作的目的是除去反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣，原料中的金屬鈉通常保存在煤油中，實(shí)驗(yàn)室取用少量金屬鈉需要用到的實(shí)驗(yàn)用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等；
（2）請(qǐng)配平第①步反應(yīng)的化學(xué)方程式：
1NaBO₂+2SiO₂+4Na+2H₂═1NaBH₄+2Na₂SiO₃
（3）第②步分離采用的方法是過(guò)濾；第③步分出NaBH₄并回收溶劑，采用的方法是蒸餾；
（4）NaBH₄（s）與H₂O（l）反應(yīng)生成NaBO₂（s）和H₂（g）．在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH₄（s）放熱21.6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是NaBH₄（s）+2H₂O（l）=NaBO₂（s）+4H₂（g）△H=-216.0kJ/mol．

Answer 1

分析 NaBO₂、SiO₂、Na和H₂在一定條件下反應(yīng)生成NaBH₄、Na₂SiO₃，NaBH₄常溫下能與水反應(yīng)，且氫氣和氧氣混合加熱易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，為防止NaBH₄水解、防止產(chǎn)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(jù)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(guò)濾方法分離，通過(guò)過(guò)量得到濾液和濾渣，濾渣成分是Na₂SiO₃；異丙胺沸點(diǎn)：33℃，將濾液采用蒸餾的方法分離，得到異丙胺和固體NaBH₄，
（1）為防止安全事故發(fā)生和防止NaBH₄水解，在第①步反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)器加熱至100℃以上并通入氬氣，從而排出空氣和水蒸氣；
原料中的金屬鈉通常保存在煤油中，需要用到的實(shí)驗(yàn)用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等；
（2）該反應(yīng)中H元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)、Na元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（3）分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法；熔沸點(diǎn)相差較大的可以采用蒸餾方法；
（4）n（NaBH₄）=$\frac{3.8g}{38g/mol}$=0.1mol，在25℃、101kPa下，每消耗0.1molNaBH₄（s）放熱21.6kJ，則消耗1molNaBH₄（s）放熱216.0kJ，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式．

解答 解：NaBO₂、SiO₂、Na和H₂在一定條件下反應(yīng)生成NaBH₄、Na₂SiO₃，NaBH₄常溫下能與水反應(yīng)，且氫氣和氧氣混合加熱易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，為防止NaBH₄水解、防止產(chǎn)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(jù)③知，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，難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法分離，通過(guò)過(guò)量得到濾液和濾渣，濾渣成分是Na₂SiO₃；異丙胺沸點(diǎn)：33℃，將濾液采用蒸餾的方法分離，得到異丙胺和固體NaBH₄，
（1）NaBH₄常溫下能與水反應(yīng)，且氫氣和氧氣混合加熱易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，為防止NaBH₄水解、防止產(chǎn)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(yīng)，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(shí)驗(yàn)室取用少量金屬鈉時(shí)，需要鑷子夾取鈉、用濾紙吸煤油，所以實(shí)驗(yàn)室取用少量金屬鈉需要用到的實(shí)驗(yàn)用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀等，
故答案為：除去反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣；煤油；鑷子、濾紙；
（2）該反應(yīng)中H元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)、Na元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為4，
根據(jù)轉(zhuǎn)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；
（3）分離難溶性固體和溶液采用過(guò)濾方法，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(guò)濾；熔沸點(diǎn)相差較大的可以采用蒸餾方法，異丙胺沸點(diǎn)：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：過(guò)濾；蒸餾；
（4）NaBH₄（s）與H₂O（l）反應(yīng)生成NaBO₂（s）和H₂（g），n（NaBH₄）=$\frac{3.8g}{38g/mol}$=0.1mol，在25℃、101kPa下，每消耗0.1molNaBH₄（s）放熱21.6kJ，則消耗1molNaBH₄（s）放熱216.0kJ，則熱化學(xué)方程式為NaBH₄（s）+2H₂O（l）=NaBO₂（s）+4H₂（g）△H=-216.0kJ/mol，
故答案為：NaBH₄（s）+2H₂O（l）=NaBO₂（s）+4H₂（g）△H=-216.0kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及知識(shí)綜合應(yīng)用能力，涉及物質(zhì)分離提純、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、氧化還原反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)基本操作等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)且較基礎(chǔ)，難點(diǎn)是分析流程圖中發(fā)生的反應(yīng)、基本操作等，題目難度中等．