Question

5．氮化硼（BN）是新型無機(jī)非金屬材料，溶點(diǎn)3000℃，可以作潤滑劑、高級耐火材料和超硬材料．某興趣小組以下圖裝置用NH₃與B₂O₃固體在高溫下制備少量氮化硼．

（1）裝置的連接順序是Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ，則化合物X是氫氧化鈣，裝置Ⅱ中的藥品和儀器是堿石灰 和干燥管．
（2）裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O．
（3）裝置Ⅳ中廣口瓶里盛裝的是水，其作用是吸收未反應(yīng)的氨氣，進(jìn)尾氣的入口是b （填“a”或“b”）
（4）為防止裝置內(nèi)空氣中的O₂對制備反應(yīng)的不利影響，則檢驗(yàn)裝置內(nèi)空氣被排盡的方法是先加入藥品，連接裝置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，加熱Ⅰ，用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谘b置末導(dǎo)管口檢驗(yàn)，若變藍(lán)色，則說明空氣已排盡．
（5）反應(yīng)前瓷舟皿中盛有8.4g B₂O₃固體，反應(yīng)結(jié)束后稱得瓷舟皿中固體為6.4g，則氮化硼的產(chǎn)率為83.3%（保留百分號前一位小數(shù)）．
（6）NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)也能制備氮化硼，請從產(chǎn)物影響分析，工業(yè)上往往采用NH₃與B₂O₃在高溫下制備氮化硼的原因是用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)制備氮化硼的同時會產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高．

Answer 1

分析 用NH₃、B₂O₃為原料制備BN晶體，根據(jù)裝置圖可知，Ⅰ裝置中用氯化銨與氫氧化鈣產(chǎn)生氨氣，經(jīng)Ⅱ裝置干燥后，氨氣在管式電爐中與B₂O₃反應(yīng)，生成BN，所以裝置Ⅱ應(yīng)為干燥管中加入堿石灰，反應(yīng)中有氨氣要用酸吸收，所以Ⅳ裝置是吸收氨氣尾氣的裝置，為防止倒吸，氣體應(yīng)從b導(dǎo)管進(jìn)入，據(jù)此答題．

解答 解：用NH₃、B₂O₃為原料制備BN晶體，根據(jù)裝置圖可知，Ⅰ裝置中用氯化銨與氫氧化鈣產(chǎn)生氨氣，經(jīng)Ⅱ裝置干燥后，氨氣在管式電爐中與B₂O₃反應(yīng)，生成BN，所以裝置Ⅱ應(yīng)為干燥管中加入堿石灰，反應(yīng)中有氨氣要用酸吸收，所以Ⅳ裝置是吸收氨氣尾氣的裝置，為防止倒吸，氣體應(yīng)從b導(dǎo)管進(jìn)入，
（1）根據(jù)上面的分析可知，化合物X是氫氧化鈣，裝置Ⅱ中的藥品和儀器是 堿石灰 和干燥管，
故答案為：氫氧化鈣；堿石灰；干燥管；
（2）裝置Ⅲ中氨氣與B₂O₃反應(yīng)，生成BN，根據(jù)元素守恒可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式是B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O，
故答案為：B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O；
（3）氨氣易溶于水，裝置Ⅳ中廣口瓶里盛裝的是水，其作用是吸收未反應(yīng)的氨氣，為防止倒吸，氣體應(yīng)從b導(dǎo)管進(jìn)入，
故答案為：吸收未反應(yīng)的氨氣；b；
（4）為防止裝置內(nèi)空氣中的O₂對制備反應(yīng)的不利影響，可以用氨氣排盡裝置中的空氣，則檢驗(yàn)裝置內(nèi)空氣被排盡的方法是先加入藥品，連接裝置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，加熱Ⅰ，用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谘b置末導(dǎo)管口檢驗(yàn)，若變藍(lán)色，則說明空氣已排盡，
故答案為：加熱Ⅰ，用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谘b置末導(dǎo)管口檢驗(yàn)，若變藍(lán)色，則說明空氣已排盡；
（5）設(shè)實(shí)際產(chǎn)生BN的質(zhì)量為xg，根據(jù)方程式B₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2BN+3H₂O△m（固體），
                                                    50       20 
                                                     x       8.4-6.4
則$\frac{50}{x}=\frac{20}{8.4-6.4}$，所以x=5，
根據(jù)元素守恒，8.4g B₂O₃固體理論上產(chǎn)生氮化硼的質(zhì)量為$\frac{8.4}{70}×50$g=6g，所以氮化硼的產(chǎn)率為$\frac{5}{6}$×100%=83.3%，
故答案為：83.3%；
（6）用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)制備氮化硼的同時會產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高，
故答案為：用NH₃與BCl₃在高溫下反應(yīng)制備氮化硼的同時會產(chǎn)生氯化氫，氯化氫對設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致成本升高．

點(diǎn)評 本題主要考查物質(zhì)的制備、分離提純，難度中等，注意元素守恒思想的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)基本操作的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力．