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.实验室要用黄磷与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示:已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5.PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl,遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3.PCl3.POCl3的熔沸点见下表:物质熔点/℃ 沸点/℃ PCl3 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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(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)

已知黄磷与少量Cl₂反应生成PCl₃,与过量Cl₂反应生成PCl₅。PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl,遇O₂会生成POCl₃,POCl₃溶于PCl₃。PCl₃、POCl₃的熔沸点见下表:

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　　　　　,E中冷水的作用是　　　　　　　　,F中碱石灰的作用是　　　　　　　　　　。
(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。通入干燥CO₂的作用是　　　　　　　　　　　　。通过控制K₁、K₂能除去A、B装置中的空气,具体的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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。

(1)MnO₂+4H⁺+2Cl^-Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑
(2)浓硫酸　冷却PCl₃,防止挥发　吸收多余的Cl₂,防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应
(3)排尽装置中的空气,防止白磷自燃　先关闭K₁,打开K₂,等B中溶液上方充满黄绿色气体后,打开K₁,关闭K₂
(4)蒸馏

解析

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实验室可用MnO₂和KClO₃混合加热的方法制取氧气：2KClO₃2KCl＋3O₂↑
I．现有下列仪器或装置：

（1）A－D装置中，用作KClO₃为原料制氧气的反应装置是＿＿＿＿(填序号)。
（2）排水法收集氧气，接口顺序是：氧气出口→___→___→g→h→烧杯(填序号)。
Ⅱ．KClO₃分解时尚有副反应，导致收集到的气体有异味。据推测，副产物可能是O₃、Cl₂、ClO₂中的一种或几种。资料表明：O₃、Cl₂、ClO₂的沸点依次为-111℃、-34℃和11℃，且O₃、ClO₂也能将KI氧化为I₂。为探究副反应气体产物的成分，将KClO₃分解产生的气体经干燥后通入如右装置进行实验：

（3）若要确认副产物中含Cl₂，F中应盛放_____溶液。
（4）确定副产物中含有ClO₂的现象是_________________。
（5）实验时若D中无现象，E中试纸变蓝，能否得出副产物含有臭氧的结论?
答：_____ (填“能”或“不能”)。理由是________________________________。
Ⅲ．ClO₂是饮用水消毒剂。用ClO₂处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)除含有ClO₂外，常含有一定量对人体不利的ClO₂^-。为测定此饮用水中两者成分，进行如下实验：准确量取v mL水样加入到锥形瓶中，调节水样pH＝8，加人足量KI晶体，发生如下反应：2ClO₂+2I^-＝I₂+2ClO₂^-，反应结束后产生amolI₂；继续调节溶液pH＝1，又发生如下反应：ClO₂^-+4H⁺+4I^-＝2I₂+Cl^-+2H₂O，反应结束后叉产生bmolI₂。
（6）饮用水中c(ClO₂^-)＝_____________mol·L^{- 1}(用含字母的代数式表示)。

单质铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如

Cu	Cu₂O	CuO	Cu（OH）₂	CuSO₄·5H₂O
红色（或紫红色）	红色（或砖红色）	黑色	蓝色	蓝色

某学校学习小组甲为检测实验室用H₂还原CuO所得红色固体中是否含有Cu₂O，进行了认真的研究。
Ⅰ.查阅资料得出下列信息：
①Cu₂O属于碱性氧化物；
②高温灼烧CuO生成Cu₂O；
③Cu₂O在酸性条件下能发生反应：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu²^＋＋H₂O。
Ⅱ.设计实验方案：
方案1：取该红色固体溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化。
方案2：取该红色固体溶于足量的稀硫酸中，观察溶液是否呈蓝色。
方案3：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色固体置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后总质量为c g。
（1）写出Cu₂O与稀硝酸反应的化学方程式：_______________________。
（2）请你评价方案1和方案2的合理性，并简述理由：
方案1：_______________________。
方案2：_______________________。
（3）方案3中，若确认红色固体中含有Cu₂O，则a、b、c的关系为________，在该实验方案中最少应进行________次称量。
Ⅲ.学习小组乙设计了新的探究方案，拟根据干燥管中无水硫酸铜是否变蓝判断红色固体中是否含有Cu₂O，装置如图所示。

（4）该探究方案中检验气体发生装置气密性的方法为________（说明操作方法、现象和结论）。
（5）为确保探究的科学、合理和安全，你认为实验中还应采取的措施有____（填序号）。
A．在氢气发生装置与硬质玻璃管之间增加一个干燥装置
B．加热前先排尽装置中的空气
C．在盛有无水硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管

用纯碱和双氧水混合可制作新型液体洗涤剂(2Na₂CO₃·3H₂O₂)，它具有杀菌消毒去油污的能力且不会污染水源。
(1)检验这种新型洗涤剂中金属阳离子的操作和现象是_______________________________________。
(2)这种洗涤剂中的双氧水可以将废水中的氰化物转化为无毒物同时生成NH₃，写出反应的离子方程式：___________________________________
(3)如果配制洗涤剂的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因(用离子方程式和简要文字表述)：__________________________________________________________________
(4)某化学学习小组为定性探究铁离子对这种新型洗涤剂的不良影响，取该洗涤剂100 mL，加入25 gFeCl₃固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：0.10 mol·L^－¹ NaOH溶液、8.0 mol·L^－¹ NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol·L^－¹ KMnO₄溶液、BaCl₂稀溶液、品红溶液、蒸馏水、小木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。
①提出假设：对该气体成分提出合理假设。
假设1：气体是O₂；
假设2：气体是________________；
假设3：气体是CO₂。
②设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤	预期现象与结论
将气体依次通入盛有________、________的洗气瓶中，________	__________________

阿司匹林可由水杨酸与乙酸酐作用制得。其制备原理如下：

阿司匹林(乙酰水杨酸)的钠盐易溶于水。阿司匹林可按如下步骤制取和纯化：

步骤1：在干燥的50 mL圆底烧瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡使水杨酸全部溶解。
步骤2：按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热回流5～10 min，控制水浴温度在85～90 ℃。
步骤3：反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤2～3次，继续抽滤得粗产物。
步骤4：将粗产物转移至150 mL烧杯中，在搅拌下加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤。
步骤5：将滤液倒入10 mL 4 mol·L^－1盐酸，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全。抽滤，再用冷水洗涤2～3次。
(1)步骤1浓硫酸的作用可能是________。
(2)步骤2中，冷凝管通水，水应从________口进(填“a”或“b”)。
(3)步骤3抽滤时，有时滤纸会穿孔，避免滤纸穿孔的措施是______________________________________________________________。
(4)步骤4发生主要反应的化学方程式为_____________________；过滤得到的固体为________。
(5)取几粒步骤5获得的晶体加入盛有5 mL水的试管中，加入1～2滴1%三氯化铁溶液，发现溶液变紫色，可采用________方法，进一步纯化晶体。

某研究性学习小组设计以下装置制取氯气，并以氯气为原料进行特定反应。分析并回答下列问题：

(1)装置A中，b 为电池的         (填“正”或“负”)极。
(2)实验开始时，先让氯气和水蒸气充满装有炭粉的装置C，再点燃C处的酒精灯，装置C中发生氧化还原反应，生成CO₂和HCl(g)，则反应的化学方程式为：
                                                                  。
(3)要将装置B接入装置A和C之间，正确的连接顺序是：c→    →    →f
(4)实验结束后，将装置B试管中的氯水倒入已检查完好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl₄，盖好玻璃塞，振荡，静置于铁架台上(如图)

等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是      (填“上层液”或“下层液”)，该层液体能否使干燥的有色布条褪色？      (填“能”或“不能”)。
(5)若装置A中产生的氯气恰好能与100 mL 4 mol/L的NaOH溶液完全反应，则此时A中Pt电极(阴极)增加的质量为      g。

亚硝酸钠被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如下图所示（部分夹持装置略）。
已知：室温下，①2NO+Na₂O₂→2NaNO₂  ②3NaNO₂+3HCl→3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；

③酸性条件下，NO或NO₂^–都能与MnO₄^–反应生成NO₃^–和Mn²⁺
完成下列填空：
（1）写出浓硝酸与木炭反应的化学方程式                                     。
（2）B中观察到的主要现象是                       ，D装置的作用是         。
（3）检验C中产物有亚硝酸钠的方法是                     。
（4）经检验C产物中除亚硝酸钠外还含有副产物碳酸钠和          ，为避免产生这些副产物应在B、C装置间增加装置E，画出E并注明E中盛放的药品名称          。
（5）写出检验C产物中是否含碳酸钠的方法                                 。
（6）将1.56g过氧化钠完全转化成为亚硝酸钠，理论上至少需要木炭        g。

某小组设计如图装置（部分夹持装置已略去），以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到固体物质的成分。

（1）A中制取Cl₂的离子方程式_______________________________________.
（2）通入一定量潮湿的Cl₂反应后，经检测，D中只有Cl₂O一种气体，C中只含一种氯盐外，同时含有NaHCO₃等，某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究。
①提出合理假设。
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和_____________________________；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃和_____________________________。
②设计方案，进行实验。写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

（3）已知C中有0．1 mol Cl₂参加反应。若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为__________________。

海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br?，其目的为            。
（2）步骤Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为   ，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是           。
（3）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br₂的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，了如下装置简图：

请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称   。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是         。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：      。
④C中液体产生颜色为   。为除去该产物中仍残留的少量Cl₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是                   。

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