Question

13．氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BN，如图1所示：
Ⅰ．由H₃BO₃制备B₂O₃的化学方程式是2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
Ⅱ．某实验小组利用上述反应原理（B₂O₃+2NH₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2BN+3H₂O）和如图2装置制备氮化硼．已知：BN高温下能被空气氧化，不溶于水；B₂O₃难溶于冷水但可溶于热水．
（1）连接好装置后，在各连接处涂抹肥皂水，然后通入N₂检查气密性．证明气密性良好的现象是将装置最后的出口导管堵塞，通氮气后各连接处是没有肥皂泡出现；通入N₂的另一作用是排除装置中的空气．
（2）瓶B中装有硫酸溶液，作用是吸收氨气，防止污染空气．
（3）反应结束时，关闭电炉和活塞K，并立即用弹簧夹夹紧A、B之间的橡皮管，直至电炉冷却之后再转移产物．若没有夹紧橡皮管可能观察到的现象是硫酸溶液发生倒吸．
（4）欲除去产物中未反应的B₂O₃并得到纯净的BN固体，实验操作过程是粗产品加入适量的热水，充分搅拌后趁热过滤，用热水洗涤滤渣2～3次，烘干．

Answer 1

分析 Ⅰ．根据元素守恒可知，H₃BO₃受热分解生成B₂O₃和水；
Ⅱ．（1）利用装置中产生的压强，如果接口密封性不好，会产生气泡，BN高温下能被空气氧化，用氮气可排除装置中的空气，以免对反应产生干扰；
（2）反应的尾气中有未反应的氨气，会污染空气；
（3）BN高温下能被空气氧化，所以产物质要冷却后才能转移，氨气极易溶于水，据此答题；
（4）根据BN高温下能被空气氧化，不溶于水；B₂O₃难溶于冷水但可溶于热水来选取操作方法；

解答 解：Ⅰ．根据元素守恒可知，H₃BO₃受热分解生成B₂O₃和水，反应方程式为2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，
故答案为：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；
Ⅱ．（1）证明气密性良好的现象是将装置最后的出口导管堵塞，通氮气后各连接处是没有肥皂泡出现，BN高温下能被空气氧化，用氮气可排除装置中的空气，以免对反应产生干扰，所以反应前要排除装置中的空气，
故答案为：将装置最后的出口导管堵塞，通氮气后各连接处是没有肥皂泡出现；排除装置中的空气；
（2）反应的尾气中有未反应的氨气，会污染空气，所以瓶B中装有硫酸溶液，作用是吸收氨气，防止污染空气，
故答案为：吸收氨气，防止污染空气；
（3）BN高温下能被空气氧化，所以产物质要冷却后才能转移，所以反应结束时，要等电炉冷却之后再转移产物，氨气极易溶于水，若没有夹紧橡皮管可能观察到硫酸溶液发生倒吸，
故答案为：电炉冷却之后；硫酸溶液发生倒吸；
（4）BN高温下能被空气氧化，不溶于水；B₂O₃难溶于冷水但可溶于热水，所以将粗产品加入适量的热水，充分搅拌后趁热过滤，用热水洗涤滤渣2～3次，烘干即可得到较纯净的氮化硼，
故答案为：粗产品加入适量的热水，充分搅拌后趁热过滤，用热水洗涤滤渣2～3次，烘干．

点评 本题考查了实验制备方案的设计，此种类型是考试的热点，设计实验时要根据实验目的选取实验装置和实验药品，题目难度中等，注意实验基本操作和元素化合物质知识的灵活运用．