Question

【题目】硼氢化钠(NaBH4)通常为白色粉末，容易吸水潮解，可溶于异丙胺(熔点：-101℃，沸点：33℃)，在有机合成中被称为“万能还原剂”。制备硼氢化钠的流程如图：

硼酸三甲酯的制备：将硼酸(H3BO3)和适量甲醇加入圆底烧瓶中，然后缓慢地加入浓硫酸，振荡，在烧瓶上加装分馏柱a，用电炉经水浴锅加热，回流2小时，收集硼酸三甲酯与甲醇共沸液。装置如图所示(夹持装置略去，下同)。

	硼酸三甲酯B(OCH3)3	甲醇	甲醇钠
溶解性	与乙醇、甲醇混溶，能水解	与水混溶	溶于甲醇，不溶于异丙胺
沸点/℃	68	64	450
硼酸三甲酯与甲醇混合物的共沸点为54℃

(1)直形冷凝管冷却水应从________(填“b”或“c”)接口进入。

(2)浓硫酸的作用是_______。

(3)本实验采用水浴加热，优点是________；U型管中试剂的作用是__________。

(4)在240℃条件下进行，硼酸三甲酯与氢化钠反应制取NaBH4，同时生成CH3ONa，写出该反应的化学方程式______。

(5)萃取时可采用索氏提取法，其装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现连续萃取。当萃取完全后，硼氢化钠在_______(填“圆底烧瓶”或“索氏提取器”)中。

(6)分离NaBH4并回收溶剂，采用的方法是_______。

(7)“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_____________(保留两位小数)。

Answer 1

【答案】b 催化剂、吸水剂 受热均匀，便于控制温度 防止空气中水蒸气进入锥形瓶，使硼酸三甲酯水解 B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa 圆底烧瓶 蒸馏 0.21

【解析】

将硼酸与甲醇在圆底烧瓶中混合，然后缓慢地加入浓硫酸，振荡后加热，通过蒸馏得到硼酸三甲酯B(OCH3)3和水，此时完成实验Ⅰ；将制得的硼酸三甲酯B(OCH3)3和NaH混合并加热至240℃，生成NaBH4和CH3ONa，完成实验Ⅱ；将反应所得的混合物(NaBH4和CH3ONa)放入索氏提取器中，用异丙胺进行萃取，经过连续萃取，NaBH4的异丙胺溶液进入圆底烧瓶内，CH3ONa因不溶于异丙胺而留在索氏提取器中，然后将圆底烧瓶内的混合液进行蒸馏，便可获得硼氢化钠，从而完成实验Ⅲ。

(1)在冷凝管中，冷却水流向都是下进上出，所以直形冷凝管冷却水应从b接口进入。答案为：b；

(2)硼酸与甲醇在浓硫酸作用下发生取代反应，类似于酸与醇的酯化反应，所以浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。答案为：催化剂、吸水剂；

(3)水浴具有控温和使被加热物受热均匀的优点，所以本实验采用水浴加热，优点是受热均匀，便于控制温度；因为硼酸三甲酯B(OCH3)3具有易水解的性质，所以U型管中试剂的作用是防止空气中水蒸气进入锥形瓶，使硼酸三甲酯水解。答案为：受热均匀，便于控制温度；防止空气中水蒸气进入锥形瓶，使硼酸三甲酯水解；

(4)在240℃条件下，硼酸三甲酯与氢化钠反应制取NaBH4，同时生成CH3ONa，该反应的化学方程式为B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa。答案为：B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa；

(5)硼氢化钠与甲醇钠的混合液放入索氏提取器中，用异丙胺进行萃取，经过连续萃取，NaBH4的异丙胺溶液进入圆底烧瓶内，CH3ONa因不溶于异丙胺而留在索氏提取器中。当萃取完全后，硼氢化钠在圆底烧瓶中。答案为：圆底烧瓶；

(6)可利用沸点的差异，实现NaBH4与溶剂异丙胺的分离，所以采用的方法是蒸馏。答案为：蒸馏；

(7)在NaBH4中，H元素显-1价，作还原剂后，H元素化合价由-1价升高到+1价，所以1mol NaBH4相当于4molH2的还原能力，从而得出NaBH4的有效氢含量为=0.21。答案为：0.21。