Question

【題目】隨著5G時(shí)代的到來，半導(dǎo)體材料將迎來快速發(fā)展，三氯化氧磷(POCl3)常用作半導(dǎo)體摻雜劑及光導(dǎo)纖維原料。一研究小組在實(shí)驗(yàn)室利用PCl3、SO2、Cl2在60～65°C時(shí)反應(yīng)制備POCl3和SOCl3的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（氣體的制備裝置未畫出）。

資料卡片：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/°C	沸點(diǎn)/°C	其他
PCl3	-93.6	76.1	遇水劇烈水解，易與O2反應(yīng)
POCl3	1.25	105.8	遇水劇烈水解，能溶于PCl3
SOCl3	-105	78.8	遇水劇烈水解，受熱易分解

（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

（2）A、B裝置中的試劑分別是___、___。

（3）裝置E的作用是___。

（4）反應(yīng)裝置的虛線框中未畫出的儀器最好選用___（填“F”或“G”)，理由是___。

（5）反應(yīng)結(jié)束后，提純POCl3的操作是___（填操作名稱）。

（6）測(cè)定某摻雜劑中POCl3的含量（雜質(zhì)不參與反應(yīng)）：準(zhǔn)確稱取4.000g樣品在水解瓶中搖動(dòng)至完全水解，將水解液配成250mL溶液，取25.00mL于錐形瓶中，加入0.4000molL-1的AgNO3溶液25.00mL，再加少許硝基苯，用力振蕩。加入NH4Fe(SO4)2作指示劑，用0.l000molL-1KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的AgNO3至終點(diǎn)，消耗KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液22.00mL。［已知：Ksp(AgCl)=3.2×10-10，Ksp(AgSCN)=2×10-12，Ag3PO4可溶于硝酸，POCl3的相對(duì)分子質(zhì)量為153.5]

①加入少量的硝基苯的目的是___。

②POCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。（保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】PCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2 飽和食鹽水 P2O5或無水CaCl2 干燥SO2，通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率控制通入氣體的流速 F 球形冷凝管接觸面積大，便于反應(yīng)中各物質(zhì)冷凝回流 蒸餾 覆蓋在AgCl表面，避免AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN 99.8%

【解析】

本題考查PCl3、SO2、Cl2在60～65°C時(shí)反應(yīng)制備POCl3和SOCl3的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)資料卡片，本實(shí)驗(yàn)必須在無水條件下反應(yīng)，所以裝置A用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫，B用P2O5或無水CaCl2除去氯氣中的水蒸氣，E用濃硫酸除去二氧化硫中的水蒸氣，且A和E都可以通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率控制通入氣體的流速，D用無水CaCl2防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入，用F球形冷凝管進(jìn)行冷凝回流，將PCl3充分反應(yīng)，提高產(chǎn)率。

（1）該反應(yīng)在60～65°C時(shí)反應(yīng)，化學(xué)方程式為：PCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2；

（2）A裝置用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫，B裝置用P2O5或無水CaCl2除去氯氣中的水蒸氣，所以A、B裝置中的試劑分別是飽和食鹽水、P2O5或無水CaCl2；

（3）裝置E用濃硫酸除去二氧化硫中的水蒸氣,且控制產(chǎn)生氣泡的速率控制反應(yīng)速率，所以E的作用是干燥SO2，通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率控制通入氣體的流速；

（4）球形冷凝管與直球形冷凝管最大區(qū)別是球形冷凝管接觸面積大，冷凝效果更好，能將反應(yīng)物和生成物都充分冷凝回流，增加產(chǎn)率，所以虛線框中用球形冷凝管F，因?yàn)榍蛐卫淠�管接觸面積大，便于反應(yīng)中各物質(zhì)冷凝回流；

（5）根據(jù)資料卡片POCl3和SOCl2的沸點(diǎn)不同，所以提純POCl3的操作是蒸餾；

（6）①根據(jù)Ksp(AgCl)=3.2×10-10，Ksp(AgSCN)=2×10-12，AgSCN溶解度更小，所以用KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的AgNO3時(shí)，要避免AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN，影響測(cè)定，故加入少量的硝基苯的目的是覆蓋在AgCl表面，避免AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN ；

②根據(jù)條件可知：AgNO3的總物質(zhì)的量為：0.4mol/L×0.025L=0.01mol， KSCN的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.022L=0.0022mol，SCN-反應(yīng)的Ag+為0.0022mol，Cl-反應(yīng)的Ag+為0.01mol- 0.0022mol=0.0078 mol，Cl-的物質(zhì)的量是0.0078 mol，根據(jù)元素守恒則25ml中POCl3物質(zhì)的量是0.0078 mol×=0.0026 mol，則4.000g樣品中POCl3物質(zhì)的量是0.0026 mol×10=0.026 mol，POCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=99.8%。