题目内容
【题目】这次中美贸易战的矛盾激化,也让我们看到了中国半导体产业存在的诸多不足,俗话说“亡羊补牢,为时未晚”,找出存在的不足,然后针对地去解决问题,才能让半导体产业链发展壮大起来。三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。一研究小组在实验室模拟反应制备POCl3并测定产品含量。
资料卡片:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 相对分子质量 | 其他 |
PCl3 | -93.6 | 76.1 | 137.5 | 遇水剧烈水解,易与O2反应 |
POCl3 | 1.25 | 105.8 | 153.5 | 遇水剧烈水解,能溶于PCl3 |
SOCl2 | -105 | 78.8 | 119 | 遇水剧烈水解,受热易分解 |
(1)若选用Na2SO3固体与70%浓H2SO4制取SO2,反应的化学方程式是:____________。
(2)溶液A为饱和食盐水,乙装置中应该盛装的试剂为__________(填“P2O5”或“碱石灰”或“浓H2SO4”或“无水硫酸铜”);反应装置图的虚框中未画出的仪器最好选择______(填“己”或“庚”)。
(3)甲、丁装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还有________________。
(4)水浴加热三颈烧瓶,控制反应温度在60~65℃,其原因是___________。
(5)通过佛尔哈德法可测定经过提纯后的产品中POCl3的含量:准确称取1.600g样品在水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100 mL溶液,取10.00 mL于锥形瓶中,加入0.2000 mol·L-1的AgNO3溶液20.00 mL(Ag++C1- AgC1↓),再加少许硝基苯,用力振荡,使沉淀被有机物覆盖。加入NH4Fe(SO4)2作指示剂,用0.1000 mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3至终点(Ag++SCN- AgSCN↓),做平行实验,平均消耗KSCN标准溶液10.00 mL。
①达到滴定终点的现象是____________。
②POCl3的质量分数为___________。
③已知:KSP(AgC1)=3
【答案】Na2SO3+H2SO4 ═Na2SO4 +SO2↑+H2O P2O5 己 通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速 温度太低,反应速率太慢,温度太高,PCl3等物质挥发 滴入最后一滴KSCN标准溶液,溶液变红色,且半分钟内不褪色 95.9% 偏小
【解析】
由实验装置图和实验原理可知,装置A甲中盛有饱和食盐水,除去氯气中混有的氯化氢,装置乙中盛有酸性固体干燥剂五氧化二磷,干燥氯气,装置丁中盛有浓硫酸,干燥二氧化硫,装置丙为三氯化氧磷的制备装置,装置中球形冷凝管的作用是冷凝回流三氯化氧磷,防止三氯化氧磷受热挥发,盛有碱石灰的干燥管的作用是吸收未反应的氯气和二氧化硫,防止污染环境,同时吸收空气中水蒸气,防止水蒸气进入三颈烧瓶中导致三氯化氧磷水解。
(1)Na2SO3固体与70%浓H2SO4反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4 ═Na2SO4 +SO2↑+H2O,故答案为:Na2SO3+H2SO4 ═Na2SO4 +SO2↑+H2O;
(2)溶液A中饱和食盐水的作用是除去氯气中混有的氯化氢,装置乙中盛有酸性固体干燥剂五氧化二磷,干燥氯气,防止水蒸气进入三颈烧瓶中导致三氯化氧磷水解;装置中球形冷凝管的作用是冷凝回流三氯化磷,防止三氯化磷、三氯化氧磷等受热挥发,降低三氯化氧磷的产率,为增强冷凝效果不能选用直形冷凝管,故答案为:P2O5;己;
(3)甲、丁装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还可以起到观察产生气泡的速率控制通入气体的流速,有利于反应充分进行,故答案为:通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速;
(4)因若温度太低,反应速率太慢,若温度太高,PCl3等物质受热挥发,降低三氯化氧磷的产率,所以实验时用水浴加热三颈烧瓶,控制反应温度在60~65℃,故答案为:温度太低,反应速率太慢,温度太高,PCl3等物质挥发;
(5)①由题意可知,测定POCl3产品含量时以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到终点时的现象是滴入最后一滴KSCN标准溶液,溶液变红色,且半分钟内不褪色,故答案为:滴入最后一滴KSCN标准溶液,溶液变红色,且半分钟内不褪色;
②KSCN的物质的量为0.1mol/L×0.01L=0.001mol,根据反应Ag++SCN-=AgSCN↓,可知溶液中剩余的银离子的物质的量为0.001mol,则与POCl3和水反应生成氯化氢的银离子的物质的量为(0.004mol —0.001mol)=0.003mol,水解生成的氯化氢的物质的量为0.003mol,由题意可知1.600g样品中POCl3的物质的量为×10=0.01mol,所以产品中POCl3的质量分数为×100%=95.9%,故答案为:95.9%;
③加入少量硝基苯可以使生成的氯化银沉淀离开溶液,如果不加硝基苯,在水溶液中部分氯化银可以转化成AgSCN,已知Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),使得实验中消耗的AgSCN偏多,根据(7)的计算原理可知,会使测定结果将偏低,故答案为:偏低。