Question

【題目】半導(dǎo)體生產(chǎn)中常需要控制摻雜，以保證控制電阻率，三氯化磷（PCl3）中一種重要的摻雜劑．實(shí)驗(yàn)室要用黃磷（白磷）與干燥的Cl2模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl3 ， 裝置如下圖所示：（部分夾持裝置略去）
已知黃磷與少量Cl2反應(yīng)生成PCl3 ， 與過量Cl2反應(yīng)生成PCl5和HCl，遇O2會生成POCl3 ， POCl3溶于PCl3 ， PCl3、POCl3的熔沸點(diǎn)見下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃
PCl3	﹣112	75.5
PCl5	2	105.3

請回答下列問題
（1）裝置中制氯氣的離子方程式為
（2）B中的試劑是 ， E中次冷水的作用是 ， F中堿石灰的作用是
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢查裝置氣密性后，先打開K3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，具體的方法是
（4）粗產(chǎn)品含有POCl3、PCl3等，加入黃磷加熱除去PCl5 ， 通過（填實(shí)驗(yàn)操作的名稱），即可得到純凈的PCl3
（5）通過下面方法可測定產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．①迅速稱取100g產(chǎn)品，加水反應(yīng)后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.0mL，向其中加入0.1mol 10mL碘水，充分反應(yīng)；③向②所得溶液中加入幾滴淀粉溶液，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定，滴定終點(diǎn)現(xiàn)象是
④重復(fù)②、③操作，平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL．已知H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2SO4根據(jù)以上數(shù)據(jù)，該產(chǎn)品中PC3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）濃硫酸；防止PCl3揮發(fā)（冷凝）；吸收多余的Cl2 ， 防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)
（3）排盡裝置中的空氣，防止黃磷（白磷）自燃；先關(guān)閉K1 ， 打開K2 ， 等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K1 ， 關(guān)閉K2
（4）蒸餾
（5）溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色；0.8%
【解析】解：實(shí)驗(yàn)室要用黃磷（白磷）與干燥的Cl2模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl3流程為：A裝置濃鹽酸和二氧化錳二者反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，制得氯氣，因PCl3遇水會強(qiáng)烈水解，所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣，K3利用二氧化碳排盡裝置中的空氣，防止黃磷（白磷）自燃，PCl3沸點(diǎn)為75.5℃，利用E裝置防止PCl3揮發(fā)（冷凝），因尾氣中含有有毒氣體氯氣，且空氣中水蒸氣可能進(jìn)入裝置，所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的Cl2 ， 防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)．（1）A裝置中，加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳二者反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O，所以答案是：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）因PCl3遇水會強(qiáng)烈水解，所以氯氣需干燥，氯氣和濃硫酸不反應(yīng)，所以能用濃硫酸干燥氯氣，PCl3沸點(diǎn)為75.5℃，利用E裝置防止PCl3揮發(fā)（冷凝），因尾氣中含有有毒氣體氯氣，且空氣中水蒸氣可能進(jìn)入裝置，所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的Cl2 ， 防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)，所以答案是：濃硫酸；防止PCl3揮發(fā)（冷凝）；吸收多余的Cl2 ， 防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)；（3）由于PCl3遇O2會生成POCl3 ， 遇水生成H3PO3和HCl，通入一段時(shí)間的CO2可以排盡裝置中的空氣，防止生成的PCl3與空氣中的O2和水反應(yīng)，先關(guān)閉K1 ， 打開K2 ， 等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，排凈了空氣，再打開K1 ， 關(guān)閉K2 ， 所以答案是：排盡裝置中的空氣，防止黃磷（白磷）自燃；先關(guān)閉K1 ， 打開K2 ， 等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K1 ， 關(guān)閉K2；（4）由信息可知，POCl3與PCl3都是液體，沸點(diǎn)相差較大，故可以用蒸餾的方法進(jìn)行分離， 所以答案是：蒸餾；（5）②碘遇淀粉顯藍(lán)色，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定溶液中的碘，當(dāng)?shù)夥磻?yīng)完畢時(shí)，溶液的藍(lán)色會褪色，所以滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色，所以答案是：溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色；③0.1000molL﹣1碘溶液10.00mL中含有碘單質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.1000molL﹣1×0.0100L=0.00100mol，根據(jù)反應(yīng)I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知，與磷酸反應(yīng)消耗的碘單質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.00100mol﹣0.1000molL﹣1×0.00084L× =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的物質(zhì)的量為：n（H3PO3）=n（I2）=0.00058mol，250mL該溶液中含有H3PO3的物質(zhì)的量為：0.00058mol× =0.0058mol，所以100g產(chǎn)品中含有的三氯化磷的物質(zhì)的量為0.0058mol，該產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： ×100%=0.8%；所以答案是：0.8%．