Question

【題目】硼氫化鈉(NaBH4)通常為白色粉末，容易吸水潮解，可溶于異丙胺(熔點：-101℃，沸點：33℃)，在有機合成中被稱為“萬能還原劑”。制備硼氫化鈉的流程如圖：

硼酸三甲酯的制備：將硼酸(H3BO3)和適量甲醇加入圓底燒瓶中，然后緩慢地加入濃硫酸，振蕩，在燒瓶上加裝分餾柱a，用電爐經(jīng)水浴鍋加熱，回流2小時，收集硼酸三甲酯與甲醇共沸液。裝置如圖所示(夾持裝置略去，下同)。

	硼酸三甲酯B(OCH3)3	甲醇	甲醇鈉
溶解性	與乙醇、甲醇混溶，能水解	與水混溶	溶于甲醇，不溶于異丙胺
沸點/℃	68	64	450
硼酸三甲酯與甲醇混合物的共沸點為54℃

(1)直形冷凝管冷卻水應(yīng)從________(填“b”或“c”)接口進(jìn)入。

(2)濃硫酸的作用是_______。

(3)本實驗采用水浴加熱，優(yōu)點是________；U型管中試劑的作用是__________。

(4)在240℃條件下進(jìn)行，硼酸三甲酯與氫化鈉反應(yīng)制取NaBH4，同時生成CH3ONa，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______。

(5)萃取時可采用索氏提取法，其裝置如圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā)，蒸汽沿導(dǎo)管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?/span>1中，進(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時，經(jīng)虹吸管3返回?zé)�瓶，從而實現(xiàn)連續(xù)萃取。當(dāng)萃取完全后，硼氫化鈉在_______(填“圓底燒瓶”或“索氏提取器”)中。

(6)分離NaBH4并回收溶劑，采用的方法是_______。

(7)“有效氫含量”可用來衡量含氫還原劑的還原能力，定義是：每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力。NaBH4的有效氫含量為_____________(保留兩位小數(shù))。

Answer 1

【答案】b 催化劑、吸水劑 受熱均勻，便于控制溫度 防止空氣中水蒸氣進(jìn)入錐形瓶，使硼酸三甲酯水解 B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa 圓底燒瓶 蒸餾 0.21

【解析】

將硼酸與甲醇在圓底燒瓶中混合，然后緩慢地加入濃硫酸，振蕩后加熱，通過蒸餾得到硼酸三甲酯B(OCH3)3和水，此時完成實驗Ⅰ；將制得的硼酸三甲酯B(OCH3)3和NaH混合并加熱至240℃，生成NaBH4和CH3ONa，完成實驗Ⅱ；將反應(yīng)所得的混合物(NaBH4和CH3ONa)放入索氏提取器中，用異丙胺進(jìn)行萃取，經(jīng)過連續(xù)萃取，NaBH4的異丙胺溶液進(jìn)入圓底燒瓶內(nèi)，CH3ONa因不溶于異丙胺而留在索氏提取器中，然后將圓底燒瓶內(nèi)的混合液進(jìn)行蒸餾，便可獲得硼氫化鈉，從而完成實驗Ⅲ。

(1)在冷凝管中，冷卻水流向都是下進(jìn)上出，所以直形冷凝管冷卻水應(yīng)從b接口進(jìn)入。答案為：b；

(2)硼酸與甲醇在濃硫酸作用下發(fā)生取代反應(yīng)，類似于酸與醇的酯化反應(yīng)，所以濃硫酸的作用是催化劑、吸水劑。答案為：催化劑、吸水劑；

(3)水浴具有控溫和使被加熱物受熱均勻的優(yōu)點，所以本實驗采用水浴加熱，優(yōu)點是受熱均勻，便于控制溫度；因為硼酸三甲酯B(OCH3)3具有易水解的性質(zhì)，所以U型管中試劑的作用是防止空氣中水蒸氣進(jìn)入錐形瓶，使硼酸三甲酯水解。答案為：受熱均勻，便于控制溫度；防止空氣中水蒸氣進(jìn)入錐形瓶，使硼酸三甲酯水解；

(4)在240℃條件下，硼酸三甲酯與氫化鈉反應(yīng)制取NaBH4，同時生成CH3ONa，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa。答案為：B(OCH3)3+4NaHNaBH4+3CH3ONa；

(5)硼氫化鈉與甲醇鈉的混合液放入索氏提取器中，用異丙胺進(jìn)行萃取，經(jīng)過連續(xù)萃取，NaBH4的異丙胺溶液進(jìn)入圓底燒瓶內(nèi)，CH3ONa因不溶于異丙胺而留在索氏提取器中。當(dāng)萃取完全后，硼氫化鈉在圓底燒瓶中。答案為：圓底燒瓶；

(6)可利用沸點的差異，實現(xiàn)NaBH4與溶劑異丙胺的分離，所以采用的方法是蒸餾。答案為：蒸餾；

(7)在NaBH4中，H元素顯-1價，作還原劑后，H元素化合價由-1價升高到+1價，所以1mol NaBH4相當(dāng)于4molH2的還原能力，從而得出NaBH4的有效氫含量為=0.21。答案為：0.21。