Question

(13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：

①黄磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅。

②PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl；

③PCl₃遇O₂会生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃。

④PCl₃、POCl₃的熔沸点如表：

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_______；F中碱石灰的作用有两种，分别是______、_______。

（3）实验时，检查装置气密性后，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）实验结束时，可以利用C中的试剂吸收多余的氯气，C中反应的离子方程式为_______。

（6）通过下面方法可测定产品中PCl₃的质量分数：

①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液；

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

③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃，溶液滴定；

④重复②、③操作，平均消耗Na₂S₂O₃溶液8.40mL。

已知：H₃PO₃+I₂＝H₃PO₄+2HI，I₂+2Na₂S₂O₃＝2NaI+Na₂S₄O₆，假设测定过程中没有其他反应，该产品中PCl₃的质量分数为_________。

Answer

（1）4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ （2）浓硫酸；冷凝PCl3防止其挥发；吸收多余的氯气，防止空气中的水蒸汽进入烧瓶中和PCl3 反应； （3）排尽装置中的空气，防止白磷自燃

（4）蒸馏 （5）Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+2H2O （6）79.75%

【解析】

试题分析：实验室要用黄磷（白磷）与干燥的氯气模拟工业生产制取PCl3流程为：A装置浓盐酸和二氧化锰二者反应生成氯化锰、氯气和水，制得氯气，因PCl3遇水会强烈水解，所以氯气需干燥，B装置利用浓硫酸干燥氯气，K3利用二氧化碳排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃，PCl3沸点为75.5℃，利用E装置防止PCl3挥发（冷凝），因尾气中含有有毒气体氯气，且空气中水蒸气可能进入装置，所以用F装置利用碱石灰吸收多余的氯气，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应。

（1）A装置制备氯气，反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。

（2）因PCl3遇水会强烈水解，所以氯气需干燥，氯气和浓硫酸不反应，所以能用浓硫酸干燥氯；因尾气中含有有毒气体氯气，且空气中水蒸气可能进入装置，所以用F装置利用碱石灰吸收多余的Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应：

（3）通入一段时间的CO2可以排尽装置中的空气，防止白磷与空气中的氧气发生自燃；

（4）由信息可知，POCl3与PCl3都是液体，沸点相差较大，故可以用蒸馏的方法进行分离；

（5）氢氧化钠与氯气反应生成氯化钠和次氯酸钠：Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+2H2O；

（6）0.1000mol/L碘溶液10.00mL中含有碘单质的物质的量为：0.1000mol/L×0.0100L=0.00100mol，根据反应I2+2Na2S2O3＝2NaI+Na2S4O6可知与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为：0.00100mol－0.1000mol/L×0.00084L×0.5=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的物质的量为：n（H3PO3）=n（I2）=0.00058mol，250mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为：0.00058mol×250mL/25mL=0.0058mol，所以1.00g产品中含有的三氯化磷的物质的量为0.0058mol，该产品中PCl3的质量分数为：。

考点：考查物质制备实验方案设计与探究