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：①黃磷與少量Cl2反應生成PCl3，與過量Cl2反應生成PCl5；②PCl3遇水會強烈水解生 成 H3PO3和HC1；③PCl3遇O2會生成P0Cl3，P0Cl3溶于PCl3；④PCl3、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）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）實驗結束時，可以利用C中的試劑吸收多余的氯氣，C中反應的離子方程式為 ；

（6）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10.00mL 0.1000molL﹣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）吸收多余的氯氣、防止空氣中的H2O進入燒瓶和PCl3 反應；

（3）排盡裝置中的空氣，防止白磷自燃；

（4）蒸餾；

（5）Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+2H2O；

（6）79.75%．

【解析】實驗室要用黃磷（白磷）與干燥的Cl2模擬工業生產制取PCl3流程為：A裝置濃鹽酸和二氧化錳二者反應生成氯化錳、氯氣和水，制得氯氣，因PCl3遇水會強烈水解，所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣，K3利用二氧化碳排盡裝置中的空氣，防止黃磷（白磷）自燃，PCl3沸點為75.5℃，利用E裝置防止PCl3揮發（冷凝），因尾氣中含有有毒氣體氯氣，且空氣中水蒸氣可能進入裝置，所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的Cl2，防止空氣中的水蒸氣進入燒瓶和PCl3反應，

（1）A裝置中，加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳二者反應生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為MnO2+4H++2Cl﹣Mn2++Cl2↑+2H2O，

（2）因尾氣中含有有毒氣體氯氣，且空氣中水蒸氣可能進入裝置，所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的Cl2，防止空氣中的水蒸氣進入燒瓶和PCl3反應，

（3）通入一段時間的CO2可以排盡裝置中的空氣，防止白磷與空氣中的氧氣發生自燃，

（4）由信息可知，POCl3與PCl3都是液體，沸點相差較大，故可以用蒸餾的方法進行分離，

（5）氫氧化鈉與氯氣反應生成氯化鈉和次氯酸鈉：Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+2H2O，

（6）0.1000molL﹣1碘溶液10.00mL中含有碘單質的物質的量為：0.1000molL﹣1×0.0100L=0.00100mol，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：0.00100mol﹣0.1000molL﹣1×0.00084L×=0.00058mol，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）=0.00058mol，250mL該溶液中含有H3PO3的物質的量為：0.00058mol×=0.0058mol，所以1.00g產品中含有的三氯化磷的物質的量為0.0058mol，該產品中PCl3的質量分數為：×100%=79.75%，