题目内容
【题目】POCl3常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料,实验室制备POCl3并测定产品含量的实验过程如下:
I.实验室制备POCl3。
采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3,实验装置(加热及夹持仪器略)如图:
资料:① Ag+ + SCN- =AgSCN↓,Ksp(AgCl) >Ksp(AgSCN);
②PCl3和POCl3的相关信息如下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 相对分子质量 | 其他 |
PCl3 | -112.0 | 76.0 | 137.5 | 两者互溶,均为无色液体,遇水均剧烈反应生成含氧酸和氯化氢 |
POCl3 | 2.0 | 106.0 | 153.5 |
(1)PCl3分子中各原子均满足8电子稳定结构,则PCl3的电子式为____。
(2)B中所盛的试剂是____,干燥管的作用是________。
(3)POCl3遇水反应的化学方程式为_____________。
(4)反应温度要控制在60~65℃,原因是:__________。
II.工业上可用氯化水解法生产三氯氧磷,工艺流程如下:
(5)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为____。
(6)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl元素含量,实验步骤如下:
a、准确称取30.7 g POCl3产品,置于盛有60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液。
b、取10. 00 mL溶液于锥形瓶中,加入10.00 mL 3.2 mol·L-1 AgNO3标准溶液。
c、加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖。
d、以X为指示剂,用0.2 mol·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去l0.00 mL NH4SCN溶液。
①步骤c中加入硝基苯的作用是____。
②步骤d中X为______。
A FeCl2 B NH4Fe(SO4)2 C 淀粉 D 甲基橙
③三氯氧磷产品中Cl元素的质量百分含量为____。
【答案】 浓硫酸 防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶 POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl 温度过低,反应速度太慢;温度过高,PCl3易挥发,利用率低 PCl3 +Cl2 + H2O= POCl3+2HCl 防止在滴加NH4SCN溶液时,将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀 B 34.7%
【解析】
实验室采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3,参与反应的氧气必须是干燥的,且要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶使PCl3水解;工业上用氯化水解法生产三氯氧磷,实验原理是:PCl3+Cl2 + H2O= POCl3+2HCl;由于n(Cl)=n(Ag+),故测定三氯氧磷产品中Cl元素的质量百分含量即可通过银离子的消耗量来测定:用NH4SCN溶液滴定溶液中过量的Ag+,而Fe(SCN)3溶液是血红色溶液,所以可用含有Fe3+的NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,当溶液中Ag+反应完全后,再滴加的NH4SCN溶液就会与溶液中的Fe3+作用,使溶液变为血红色。
(1)PCl3分子中各原子均满足8电子稳定结构,则磷原子与氯原子形成三个共用电子对,其电子式为:;
(2)参与反应的氧气必须是干燥的,因此B中所盛的试剂是浓硫酸,用来干燥氧气;干燥管中碱石灰的作用防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶而使PCl3水解;
故答案为:浓硫酸;防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶;
(3)POCl3遇水会发生反应,根据原子守恒可知反应的方程式为POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl;
(4)由于温度过低,反应速度太慢;温度过高,PCl3易挥发,利用率低,所以反应温度要控制在6065℃;
故答案为:温度过低,反应速度太慢,且温度过高,PCl3易挥发,利用率低;
(5)氯化水解法是用三氯化磷、氯气与水反应生成三氯氧磷和盐酸,其化学方程式为:PCl3+Cl2 + H2O= POCl3+2HCl;
(6)①已知AgSCN沉淀的溶解度比AgCl小,可加入硝基苯用力摇动,使AgCl沉淀表面被有机物覆盖,防止在滴加NH4SCN溶液时,将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀;
②由于是用NH4SCN溶液滴定溶液中过量的Ag+,而Fe(SCN)3溶液是血红色溶液,所以可用含有Fe3+的NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,当溶液中Ag+反应完全后,再滴加的NH4SCN溶液就会与溶液中的Fe3+作用,使溶液变为血红色,即滴定终点的现象为溶液由无色变为血红色,且30s不褪色,故答案为:B;
③关系式可知:n(Cl)=n(Ag+),,所以三氯氧磷产品中Cl元素的百分含量为。