Question

【題目】半導體生產中常需要使用摻雜劑,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HCl;③PCl3遇O2會生成POCl3,POCl3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)B中所裝的試劑是____________________，F中堿石灰的作用是_____________________________________。

(2)實驗時,檢査裝置氣密性后,先打開K3、關閉K1，通入干燥的CO2,再迅速加入黃磷。通干燥CO2的作用是__________，通過控制K1、K2能除去A、B裝置中的空氣,具體的操作是________________________________。

(3)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。

(4)通過下面方法可測定產品中PCl3的質量分數:

①迅速稱取1.00 g產品,加水反應后配成250 mL溶液;

②取以上溶液25.00 mL,向其中加入淀粉作為指示劑

③向其中加入 0.1000 mol·L-1碘水,充分反應，當達到終點時消耗碘水溶液6.9mL。已知:H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI，假設測定過程中沒有其他反應。

滴定時，滴定終點的現象是_________________________________，配制0.1000 mol·L-1的碘水溶液的過程中，下列操作會使所得溶液濃度偏大的是___________

A燒杯中溶液轉移至容量瓶中時，未洗滌燒杯

B定容時俯視刻度線

C定容時仰視刻度線

D容量瓶未干燥

E移液時有少量液體濺出

F溶解碘時放熱，未冷卻至室溫就轉移至容量瓶并定容

根據上述數據,該產品中PCl3的質量分數為________。

Answer 1

【答案】 濃H2SO4 吸收多余的Cl2， 防止空氣中的H2O和O2進入燒瓶中與白磷及PCl3反應 排盡裝置中的空氣,防止白磷和PCl3與氧氣反應 先將K1關閉，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說明排凈了空氣，再打開K1，關閉K2即可。 蒸餾 當滴入最后一滴碘水溶液時，溶液由無色變為藍色，且半分鐘內不復原 BF 95%或94.9%

【解析】（1）、PCl3遇水會強烈水解生成H3PO3和HCl，D中反應需要在無水條件下進行，而A中制得的氯氣中混有水蒸氣和HCl，通過B裝置時要干燥氯氣，故裝置B盛放濃硫酸，E裝置支管圓底燒瓶是收集生成的PCl3，考慮到PCl3的熔沸點較低，很容易揮發，結合冷水是降溫的，可知E中冷水的作用應該是冷凝PCl3，堿石灰有吸水和吸酸性氣體的作用，本實驗的尾氣氯氣有毒，對環境有污染，可被堿石灰吸收，同時還可以防止空氣中的水汽進入燒瓶內與PCl3反應；故答案為：濃H2SO4 ；吸收多余的Cl2， 防止空氣中的H2O和O2進入燒瓶中與白磷及PCl3反應。

（2）、白磷遇氧氣會自燃，故要將裝置中的空氣排出，可通過通入CO2達到目的；為了除去A、B裝置中的空氣，可以通過控制K1、K2除去，具體的操作是：先將K1關閉，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說明排凈了空氣，再打開K1，關閉K2即可。故答案是：排盡裝置中的空氣，防止白磷和PCl3與氧氣反應；先將K1關閉，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說明排凈了空氣，再打開K1，關閉K2即可。

（3）、由題中信息可知，POCl3和PCl3都是液體，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PCl3，故答案是蒸餾。

（4）、碘遇淀粉先藍色，用0.1000 mol·L-1碘水滴定溶液中PCl3生成的H3PO3，當H3PO3反應完全時，溶液中的淀粉會變藍，所以答案是：當滴入最后一滴碘水溶液時，溶液由無色變為藍色，且半分鐘內不復原。

A、燒杯中溶液轉移至容量瓶中時，未洗滌燒杯，會造成溶質損失，則所配制的溶液濃度偏小；

B、定容時俯視刻度線，會造成溶液體積偏小，則所配制的溶液濃度偏大；

C、定容時仰視刻度線，會造成溶液體積偏大，則所配制的溶液濃度偏小；

D、容量瓶未干燥，殘留有少量的水，因后續定容還要加水，故對配制溶液無影響；

E、移液時有少量液體濺出，會造成溶質損失，則所配制的溶液濃度偏小；

F溶解碘時放熱，未冷卻至室溫就轉移至容量瓶并定容，會造成溶液體積偏小，則配制的溶液濃度偏大；

當達到終點時消耗碘水溶液6.9mL，則n（I2）=0.0069L×0.1000 mol·L-1=0.00069mol，根據:H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI可知，參與反應的n（H3PO3）=0.00069mol，PCl3遇水強烈水解生成H3PO3和HCl的化學方程式是：PCl3+3 H2O= H3PO3+3HCl，則25mL溶液中PCl3的物質的量是：0.00069mol，所以250mL溶液中含PCl3的物質的量是：0.00069mol×10=0.0069mol，則PCl3的質量是0.0069mol×137.5g/mol=0.95g，則PCl3的質量分數是：×100%=95%。故此題答案是：故答案是：當滴入最后一滴碘水溶液時，溶液由無色變為藍色，且半分鐘內不復原； BF；95%。