Question

【題目】PCl3是磷的常見氯化物，可用于半導體生產的外延、擴散工序。有關物質的部分性質如下：

	熔點/℃	沸點/℃	密度/ g·mL－1	其他
黃磷	44.1	280.5	1.82	2P＋3Cl2(少量) 2PCl3；2P＋5Cl2(過量) 2PCl5
PCl3	－112	75.5	1.574	遇水生成H3PO3和HCl，遇O2生成POCl3

(一)制備

如圖是實驗室制備PCl3的裝置(部分儀器已省略)。

(1)儀器乙的名稱是________；其中，與自來水進水管連接的接口編號是________。(填“a”或“b”)

(2)實驗室制備Cl2的離子方程式___________________________。實驗過程中，為減少PCl5的生成，應控制____________。

(3)堿石灰的作用：一是防止空氣中的水蒸氣進入而使PCl3水解，影響產品的純度；二是_________。

(4)向儀器甲中通入干燥Cl2之前，應先通入一段時間CO2排盡裝置中的空氣，其目的是________。

(二)分析

測定產品中PCl3純度的方法如下：迅速稱取4.100 g產品，水解完全后配成500 mL溶液，取出25.00 mL加入過量的0.100 0 mol·L－1 20.00 mL碘溶液，充分反應后再用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定過量的碘，終點時消耗12.00 mL Na2S2O3溶液。

已知：H3PO3＋H2O＋I2===H3PO4＋2HI；I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6；假設測定過程中沒有其他反應。

(5)根據上述數據，該產品中PCl3(相對分子質量為137.5)的質量分數為________。若滴定終點時俯視讀數，則PCl3的質量分數________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(三)探究

(6)設計實驗證明PCl3具有還原性：_____________________________________。(限選試劑有：蒸餾水、稀鹽酸、碘水、淀粉)

Answer 1

【答案】冷凝管(或冷凝器) b MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO4—＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O) 氯氣通入的速率(或流量) 吸收多余的Cl2，防止污染環境 排凈裝置中的空氣，防止O2和水與PCl3反應 93.9% 偏大 向碘水中加入PCl3，碘水褪色

【解析】

(1)儀器乙為冷凝管，用于冷凝蒸餾產物，為了使冷凝效果最好，進水口為b，故答案為：冷凝管；b；(2)實驗室用二氧化錳和濃鹽酸或高錳酸鉀和濃鹽酸加熱制備氯氣，方程式為：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO4—＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O); 實驗過程中，為減少PCIs的生成,應控制氯氣的通入速率；故答案為: MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO4—＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)； 氯氣的通入速率(或流量)；

(3)氯氣有毒，污染空氣，堿石灰吸收多余氯氣防止污染空氣，防止空氣中的水蒸氣進入影響產品純度，故答案為：堿石灰吸收多余Cl2防止污染空氣；(4)由于PCI3遇O2會生成POCl3，遇水生成H3PO3和HCl,通入一段時間的CO2可以排盡裝置中的空氣，防止生成的PCI3與空氣中的O2和水反應；通入二氧化碳趕凈空氣，避免水和氧氣與三氯化磷發生反應，故答案為：排凈裝置中的空氣，防止空氣中的水分和氧氣與PCl3反應;(5)0.1000mol·L-1碘溶液20.00mL中含有碘單質的物質的量為：0.1000 mol·L－1×0.020L=0.002mol，根據反應I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6 可知，與磷酸反應消耗的碘單質的物質的量為： 0.002mol-0.1000 mol·L-1×0.012L×1/2=0.0014mol，再由H3PO3＋H2O＋I2===H3PO4＋2HI可知，25mL 三氯化磷水解后的溶液中含有的H3PO3的物質的量為： n (H3PO3) =n (I2)=0.0014mol，500mL該溶液中含有H3PO3的物質的量為：0.0014mol × 500mL/25mL=0.028mol，所以4.100g產品中含有的三氯化磷的物質的量為0.028mol，該產品中PCl3的質量分數為：；若滴定終點時俯視讀數，讀出的標準液硫代硫4.100g酸鈉溶液體積偏小，計算出的H3PO3消耗的碘單質的物質的量偏大，三氯化磷的物質的量偏大，三氯化磷的質量分數偏大，故答案為： 93.9%； 偏大；(6)設計實驗證明PCl3具有還原性的方案為：向碘水中加入PCl3， 碘水褪色；故答案為：向碘水中加入PCl3；碘水褪色。