Question

(14分)半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率。三氯化磷(PCl₃)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl₂模拟工业生产制取PCl₃，装置如下图所示:(部分夹持装置略去)

已知黄磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅  PCl₃遇水会强烈水解生成 H₃PO₃和HC1。遇O₂会生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃，PCl₃、POCl₃的熔沸点见下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请回答下列问题：

（1）A装置中制氯气的离子方程式为                                   。

（2）B中所装试剂是                    ，

E中冷水的作用是                  ，

F中碱石灰的作用是____                  。_

（3）实验时，检査装置气密性后，先打开K₃通入干燥的CO₂，再迅速加入黄磷。通干燥CO₂的作用是                   。

（4）粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等。加入黄磷加热除去PCl₅后.通过_____(填实验操作名称)，即可得到较纯净的PCl₃。

（5）通过下面方法可测定产品中PCl₃的质量分数

①迅速称取1.00 g产品，加水反应后配成250 mL溶液；

②取以上溶液25.00 mL，向其中加入10.00 mL 0.1000 mol·L^－1碘水，充分反应；

③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000 mol·L^－1的Na₂S₂O₃，溶液滴定②重复②、③操作，平均消耗Na₂S₂O₃，溶液8.40 mL

已知：H₃PO₃＋H₂O＋I₂ =H₃PO₄＋2HI，I₂＋2Na₂S₂O₃ = 2NaI＋Na₂S₄O₆，假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据，该产品中PC1₃的质量分数为_______。

Answer

(14分)

（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

（2）浓HSO4；冷凝PCl3防止其挥发；吸收多余的氯气，防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应

（3）排尽装置中的空气，防止白磷自燃； （4）蒸馏 （5）79.75%

【解析】

试题分析：（1）实验室用MnO2 和浓盐酸反应制取氯气，生成氯气、氯化锰和水化学反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

（2）PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HC1，所以必须对氯气进行干燥，B中所装试剂是浓硫酸，用来干燥氯气，PCl3 的沸点为75.5 ℃，所以E中冷水的作用是冷凝PCl3防止其挥发，氯气有毒，不能排放到空气中，同时PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HC1，所以F中碱石灰的作用是吸收多余的氯气，防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应。

（3）PCl3遇O2会生成POCl3， 为了排尽装置中的空气，防止白磷自燃，实验时，检査装置气密性后，先打开K3通入干燥的CO2，再迅速加入黄磷。

（4）根据表中提供的信息，P0Cl3溶于PCl3而它们的沸点不同，所以采用蒸馏的方法可以将其分离。

（5）Na2S2O3，溶液8.40 mL的物质的量为0.1×0.0084=0.00084 mol，碘的物质的量为0.01 L ×0.1000 mol·L－1=0.001 mol，根据化学反应：H3PO3＋H2O ＋I2 = H3PO4＋2HI， I2＋2Na2S2O3 = 2NaI＋Na2S4O6，

0.00058 (0.001-0.00042) 0.00042 0.00084

根据磷原子守恒，PCl3 的物质的量为0.00058 mol，

所以该产品中PC13的质量分数为=(0.00058×10×147.5)÷1×100%=79.75%。

考点：考查氯气的实验室制法，工业制备PCl3 的实验操作基本流程。