Question

【題目】半導(dǎo)體生產(chǎn)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(shí)驗(yàn)室要用黃磷(即白磷)與干燥的Cl2模擬工業(yè)生產(chǎn)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(yīng)生成PCl3,與過(guò)量Cl2反應(yīng)生成PCl5;②PCl3遇水會(huì)強(qiáng)烈水解生成H3PO3和HCl;③PCl3遇O2會(huì)生成POCl3,POCl3溶于PCl3;④PCl3、POCl3的熔沸點(diǎn)見(jiàn)下表:

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)B中所裝的試劑是____________________，F(xiàn)中堿石灰的作用是_____________________________________。

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),檢査裝置氣密性后,先打開(kāi)K3、關(guān)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(guò)控制K1、K2能除去A、B裝置中的空氣,具體的操作是________________________________。

(3)粗產(chǎn)品中常含有POCl3、PCl5等。加入黃磷加熱除去PCl5后,通過(guò)________(填實(shí)驗(yàn)操作名稱),即可得到較純凈的PCl3。

(4)通過(guò)下面方法可測(cè)定產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):

①迅速稱取1.00 g產(chǎn)品,加水反應(yīng)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(yīng)，當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗碘水溶液6.9mL。已知:H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI，假設(shè)測(cè)定過(guò)程中沒(méi)有其他反應(yīng)。

滴定時(shí)，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_________________________________，配制0.1000 mol·L-1的碘水溶液的過(guò)程中，下列操作會(huì)使所得溶液濃度偏大的是___________

A燒杯中溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中時(shí)，未洗滌燒杯

B定容時(shí)俯視刻度線

C定容時(shí)仰視刻度線

D容量瓶未干燥

E移液時(shí)有少量液體濺出

F溶解碘時(shí)放熱，未冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移至容量瓶并定容

根據(jù)上述數(shù)據(jù),該產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】 濃H2SO4 吸收多余的Cl2， 防止空氣中的H2O和O2進(jìn)入燒瓶中與白磷及PCl3反應(yīng) 排盡裝置中的空氣,防止白磷和PCl3與氧氣反應(yīng) 先將K1關(guān)閉，打開(kāi)K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說(shuō)明排凈了空氣，再打開(kāi)K1，關(guān)閉K2即可。 蒸餾 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蔚馑�溶液時(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原 BF 95%或94.9%

【解析】（1）、PCl3遇水會(huì)強(qiáng)烈水解生成H3PO3和HCl，D中反應(yīng)需要在無(wú)水條件下進(jìn)行，而A中制得的氯氣中混有水蒸氣和HCl，通過(guò)B裝置時(shí)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(diǎn)較低，很容易揮發(fā)，結(jié)合冷水是降溫的，可知E中冷水的作用應(yīng)該是冷凝PCl3，堿石灰有吸水和吸酸性氣體的作用，本實(shí)驗(yàn)的尾氣氯氣有毒，對(duì)環(huán)境有污染，可被堿石灰吸收，同時(shí)還可以防止空氣中的水汽進(jìn)入燒瓶?jī)?nèi)與PCl3反應(yīng)；故答案為：濃H2SO4 ；吸收多余的Cl2， 防止空氣中的H2O和O2進(jìn)入燒瓶中與白磷及PCl3反應(yīng)。

（2）、白磷遇氧氣會(huì)自燃，故要將裝置中的空氣排出，可通過(guò)通入CO2達(dá)到目的；為了除去A、B裝置中的空氣，可以通過(guò)控制K1、K2除去，具體的操作是：先將K1關(guān)閉，打開(kāi)K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說(shuō)明排凈了空氣，再打開(kāi)K1，關(guān)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(yīng)；先將K1關(guān)閉，打開(kāi)K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，即說(shuō)明排凈了空氣，再打開(kāi)K1，關(guān)閉K2即可。

（3）、由題中信息可知，POCl3和PCl3都是液體，熔沸點(diǎn)存在明顯的差異，除去PC13中混有的POCl3，可選擇蒸餾的方式進(jìn)行分離，以得到純凈的PCl3，故答案是蒸餾。

（4）、碘遇淀粉先藍(lán)色，用0.1000 mol·L-1碘水滴定溶液中PCl3生成的H3PO3，當(dāng)H3PO3反應(yīng)完全時(shí)，溶液中的淀粉會(huì)變藍(lán)，所以答案是：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蔚馑�溶液時(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原。

A、燒杯中溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中時(shí)，未洗滌燒杯，會(huì)造成溶質(zhì)損失，則所配制的溶液濃度偏小；

B、定容時(shí)俯視刻度線，會(huì)造成溶液體積偏小，則所配制的溶液濃度偏大；

C、定容時(shí)仰視刻度線，會(huì)造成溶液體積偏大，則所配制的溶液濃度偏�。�

D、容量瓶未干燥，殘留有少量的水，因后續(xù)定容還要加水，故對(duì)配制溶液無(wú)影響；

E、移液時(shí)有少量液體濺出，會(huì)造成溶質(zhì)損失，則所配制的溶液濃度偏��；

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

當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗碘水溶液6.9mL，則n（I2）=0.0069L×0.1000 mol·L-1=0.00069mol，根據(jù):H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI可知，參與反應(yīng)的n（H3PO3）=0.00069mol，PCl3遇水強(qiáng)烈水解生成H3PO3和HCl的化學(xué)方程式是：PCl3+3 H2O= H3PO3+3HCl，則25mL溶液中PCl3的物質(zhì)的量是：0.00069mol，所以250mL溶液中含PCl3的物質(zhì)的量是：0.00069mol×10=0.0069mol，則PCl3的質(zhì)量是0.0069mol×137.5g/mol=0.95g，則PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：×100%=95%。故此題答案是：故答案是：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蔚馑�溶液時(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不復(fù)原； BF；95%。