Question

【题目】三氯化磷(PCl3)是一种用于有机合成的重要催化剂。已知：红磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷)， POCl3溶于PCl3，PCl3遇水会强烈水解。PCl3、POCl3的熔沸点见下表。

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请答下面问题：

（1）选下图所示发生装置，可分别制备氯气

你选用的装置是___________，反应的离子方程式为____________

（2）实验室常用下图所示装置制取PCl3。

①玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把_______，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。

②B中所盛试剂是____________________，F中碱石灰的作用是_____________________。

③实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈瓶中加入红磷，打开K3通入干燥的CO2，一段时间后，关闭K3，加热曲颈瓶至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行。通干燥CO2的作用是______________________________，C装置中的K1、 K2的设计也出于类似的目的，为了达到这—实验目的，实验时与K1、 K2有关的操作是___________________。

（3）实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入红磷加热除去PCl5，加入红磷时发生反应的化学方程式为_________________________，然后通过__________________(填实验操作名称)，即可得到较纯净的PCl3。

（4） 通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数：

①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液：

②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水(足量)，充分反应；

③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定；

④重复②、③操作，平均消耗0.1000 mol/L Na2S2O3溶液8.00mL.

己知：H3PO3+I2+H2O=H3PO4+2HI, I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，根据上述数据，假设测定过程中没有其他反应，该产品中PCl3的质量分数为_______ 。

Answer 1

【答案】 ②或③； 2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。 玻璃管口用水润湿 浓硫酸 吸收多余的Cl2 ，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应 排尽装置中的空气，防止PCl3 与O2反应 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 3PCl5+2P=5PCl3 蒸馏 82.5%

【解析】实验室要用红磷与干燥的氯气模拟工业生产制取PCl3 流程为:利用②或③装置制得氯气,因PCl3遇水会强烈水解,所以氯气需干燥，B装置利用浓硫酸干燥氯气,利用二氧化碳排尽装置中的空气，PCl3沸点为75.5℃,利用E装置防止PCl3挥发(冷凝),因尾气中含有有毒气体氯气,且空气中水蒸气可能进入装置,所以用F装置利用碱石灰吸收多余的氯气,防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应。

(1)实验前玻璃管之间连接需要用到橡皮管,其连接方法是先用水润湿玻璃管口。

(2)氯气为酸性气体,需用酸性干燥剂干燥,吸收多余的氯气,防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应。

(3)因为PCl3遇氧气会生成POCl3,遇水生成H3PO3和HCl,红磷在温度较高的条件下能自燃,通入二氧化碳赶净空气,通入二氧化碳赶净空气，避免水和氧气与三氯化磷发生反应；先关闭 K1，打开K2，利用氯气排净装置中的空气。

(4)根据物质的沸点数值不同,可以利用蒸馏的方法分离出三氯化磷。

(5)通过滴定原理测定混合物中PCl3的质量分数,可借助于原子守恒并结合关系式为PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2,进行计算。

（1）如果选用②装置，可以用酸性高锰酸钾溶液与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；如果选用③装置，可以用二氧化锰与浓盐酸加热反应制备氯气，生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；正确答案：②或③；2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。

（2）①玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管；正确答案：先把玻璃管口用水润湿。

②PCl3遇水会强烈水解，因此氯气必须干燥，B中所盛试剂是浓硫酸，吸收水蒸气；由于氯气有毒，污染环境，F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl2 ，同时防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应；正确答案：浓硫酸；吸收多余的Cl2 ，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应。

③根据题给信息可知，因为PCl3 遇O2会生成POCl3,遇水生成H3PO3和HCl,所以通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气，防止PCl3 与O2反应；C装置中的K1、 K2的设计也出于类似的目的，具体操作为：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；正确答案：排尽装置中的空气，防止PCl3 与O2反应；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。

（3）PCl5与红磷发生加成反应生成PCl3，反应的化学方程式为3PCl5+2P=5PCl3；利用PCl3与POCl3均为液体，沸点不同，采用蒸馏的方法进行分离提纯；正确答案：3PCl5+2P=5PCl3；蒸馏。

（4）根据题给信息可知：滴定实验涉及关系式为PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2,设混合物中PCl3的物质的量为nmol,水解生成的H3PO3反应掉的I2的物质的量为nmol；滴定多余I2的消耗的Na2S2O3的物质的量为0.1×8.40×10-3=8.4×10-4mol，多余的I2的物质的量为0.0008/2=0.0004mol,提供I2的总物质的量0.1×10×10-3mol，H3PO3反应掉的I2的物质的量: 1×10-3-0.0004=0.0006 mol,25.00mL溶液里含有PCl3的质量为0.0006×137.5=0.0825g,则250mL溶液中，含有PCl3的质量为0.825 g，产品中PCl3的质量分数为0.825/1×100%=82.5%；正确答案：82.5%。