Question

【題目】半導體生產中常需要控制摻雜，以保證控制電阻率．三氯化磷（PCl3）是一種重要的摻雜劑．實驗室要用黃磷（即白磷）與干燥的Cl2模擬工業生產制取PCl3 ， 裝置如圖所示：（部分夾持裝置略去）

已知黃磷與少量Cl2反應生成PCl3 ， 與過量Cl2反應生成PCl5 PCl3遇水會強烈水解生 成 H3PO3和HC1．遇O2會生成P0Cl3 ， P0Cl3溶于PCl3 ， PCl3、POCl3的熔沸點見下表：

物質	熔點/℃	沸點/℃
PCl3	﹣112	75.5
POCl3	2	105.3

請回答下列問題：
（1）A裝置中制氯氣的離子方程式為 ．
（2）B中所裝試劑是 ， E中冷水的作用是F中堿石灰的作用是
（3）實驗時，檢査裝置氣密性后，先打開K3通入干燥的CO2 ， 再迅速加入黃磷．通干燥CO2的作用是 ．
（4）粗產品中常含有POCl3、PCl5等．加入黃磷加熱除去PCl5后．通過（填實驗操作名稱），即可得到較純凈的PCl3 ．
（5）通過下面方法可測定產品中PCl3的質量分數
①迅速稱取1.00g產品，加水反應后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000molL﹣1碘水，充分反應；
③向②所得溶液中加入幾滴淀粉溶液，用0.1000molL﹣1的Na2S2O3 ， 溶液滴定
③重復②、③操作，平均消耗Na2S2O3 ， 溶液8.40ml
已知：H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6 ， 假設測定過程中沒有其他反應．根據上述數據，該產品中PC13的質量分數為 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）濃HSO4；冷凝PCl3防止其揮發；吸收多余的氯氣，防止空氣中的水和PCl3反應
（3）排盡裝置中的空氣，防止白磷自燃
（4）蒸餾
（5）79.75%
【解析】解：（1）裝置A中發生的反應是MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O，經改寫可得：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O，所以答案是：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）防止生成的PC13水解，參加反應的氯氣必須要干燥，可利用B裝置中盛裝的濃硫酸干燥氯氣；E中冷水應該是降溫的，再結合燒瓶中收集的PC13易揮發，可知冷水的用水是冷凝PC13 ， 防揮發；實驗中多余的氯氣有毒，如果直接排放會污染空氣，另外如果空氣的水進入燒瓶，會導致PC13水解，結合堿石灰的性質可知是吸收尾氣氯氣，同時防止空氣中的水汽進入燒瓶，所以答案是：濃HSO4；冷凝PCl3防止其揮發；吸收多余的氯氣，防止空氣中的水汽進入燒瓶與PC13反應；（3）白磷遇氧氣會自燃，故要排除裝置中的空氣，可通過通入的CO2達到目的，所以答案是：排盡裝置中的空氣，防止白磷自燃；（4）POCl3和PCl3熔沸點存在明顯的差異，除去PC13中混有的POCl3 ， 可選擇蒸餾的方式進行分離，以得到純凈的PC13 ， 所以答案是：蒸餾；（5）滴定實驗涉及關系式為PCl3～H3PO3～I2和2Na2S2O3～I2 ， 設混合物中PC13的物質的量為nmol，水解生成的H3PO3反應掉的I2的物質的量為nmol；滴定多余I2的消耗的Na2S2O3的物質的量為0.1000molL﹣1×8.40×10﹣3L=8.4×10﹣4mol，多余的I2的物質的量為 =0.00042mol，提供I2的總物質的量為0.1000molL﹣1×10.0×10﹣3L=1.0×10﹣3mol，則H3PO3反應掉的I2的物質的量nmol=1.0×10﹣3mol﹣0.00042mol=0.00058mol，25ml溶液里含有PC13的質量為0.00058mol×137.5gmol﹣1=0.07975g，產品中PC13的質量分數為 ×100%=79.75%，所以答案是：79.75%．