题目内容

19．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）中一种重要的掺杂剂．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/℃
PCl3-11275.5
PCl52105.3
请回答下列问题
（1）装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）B中的试剂是浓硫酸，E中次冷水的作用是防止PCl3挥发（冷凝），F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应
（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．通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃通过控制K1、K2能除去A、B装置中的空气，具体的方法是先关闭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）粗产品含有POCl3、PCl3等，加入黄磷加热除去PCl5，通过蒸馏（填实验操作的名称），即可得到纯净的PCl3
（5）通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数．
①迅速称取100g产品，加水反应后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.0mL，向其中加入0.1mol 10mL碘水，充分反应；③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定，滴定终点现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色
④重复②、③操作，平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL．已知H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2SO4根据以上数据，该产品中PC3的质量分数是0.8%．

分析 实验室要用黄磷（白磷）与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3流程为：A装置浓盐酸和二氧化锰二者反应生成氯化锰、氯气和水，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，K3利用二氧化碳排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃，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Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应；
（1）A装置中二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，反应为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，据此书写离子反应方程式；
（2）氯气为酸性气体，需用酸性干燥剂干燥，三氯化磷沸点低，可用冷水冷凝收集，碱石灰吸收多余氯气防止污染空气，防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度；
（3）由于PCl3遇O2会生成POCl3，遇水生成H3PO3和HCl，黄磷（白磷）能自燃，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）依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）②用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定溶液中的碘，碘遇淀粉显蓝色，据此答题；
③依据反应的化学方程式H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI、I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 可知n（H3PO3）=n（I2）总-n（Na2S2O3）×$\frac{1}{2}$，25mL溶液中H3PO3的物质的量等于三氯化磷的物质的量，再求出三氯化磷的总物质的量和质量，然后求出质量分数．

解答 解：实验室要用黄磷（白磷）与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3流程为：A装置浓盐酸和二氧化锰二者反应生成氯化锰、氯气和水，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，K3利用二氧化碳排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃，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Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应．
（1）A装置中，加热条件下，浓盐酸和二氧化锰二者反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O，
故答案为：MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）因PCl3遇水会强烈水解，所以氯气需干燥，氯气和浓硫酸不反应，所以能用浓硫酸干燥氯气，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Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应，
故答案为：浓硫酸；防止PCl3挥发（冷凝）；吸收多余的Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应；
（3）由于PCl3遇O2会生成POCl3，遇水生成H3PO3和HCl，通入一段时间的CO2可以排尽装置中的空气，防止生成的PCl3与空气中的O2和水反应，先关闭K1，打开K2，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，排净了空气，再打开K1，关闭K2，
故答案为：排尽装置中的空气，防止黄磷（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）由信息可知，POCl3与PCl3都是液体，沸点相差较大，故可以用蒸馏的方法进行分离，
故答案为：蒸馏；
（5）②碘遇淀粉显蓝色，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定溶液中的碘，当碘反应完毕时，溶液的蓝色会褪色，所以滴定终点的现象为溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色，
故答案为：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；
③0.1000mol•L-1碘溶液10.00mL中含有碘单质的物质的量为：0.1000mol•L-1×0.0100L=0.00100mol，根据反应I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知，与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为：0.00100mol-0.1000mol•L-1×0.00084L×$\frac{1}{2}$=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的物质的量为：n（H3PO3）=n（I2）=0.00058mol，250mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为：0.00058mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.0058mol，所以100g产品中含有的三氯化磷的物质的量为0.0058mol，该产品中PCl3的质量分数为：$\frac{137.5g/mol×0.0058mol}{100g}$×100%=0.8%；
故答案为：0.8%．

点评 本题考查阅读获取信息的能力、对实验原理理解等，题目难度较大，是对知识的综合运用，理解实验原理是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力，注意题中信息PCl3遇O2会生成POCl3，POCl3溶于PCl3，PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl．PCl3、POCl3的熔沸点为解答关键．

练习册系列答案
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2．向含Fe2+、Br-、I-各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2，通入Cl2的体积和溶液中某种离子的物质的量的关系如图，下列说法中正确的是（　　）
A．Q是I-
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3．已知10.2g A与12.8g B完全反应，生成9.6g C和7.2g D及另一气体E，已知E的密度是H2密度的15.5倍．则气体E在标准状况下的体积（　　）
A．2.24LB．4.48LC．5.6LD．11.2L
7．某合成氨厂利用附近化工厂副产品CaSO4设计了以下制备（NH4）2SO4的工艺流程：

请回答以下问题：
（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS．一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，
得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：2NH4HS+O2$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH3•H2O+2S↓．
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①铁触媒中含有Fe3+，则Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5
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（4）在上述流程中可以循环使用的X是CO2（填化学式），从（NH4）2SO4溶液中获得（NH4）2SO4晶体操作的步骤是加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
14．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在4.4-7.5范围内．
（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O．
（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为2Fe（OH）2++2H2O?Fe2（OH）42++2H+．
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3-．为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为D．
A．氯水        B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO4溶液
（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用 0.1000mol•L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL．2Fe3++2I-═2Fe2++I2   I2+2S2O3═2I-+S4O62-已知：
则溶液中铁元素的总含量为5.6g•L-1．若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会偏高 （填“偏高”“偏低”“不变”）
4．我校学生用中和滴定法测定某NaOH溶液的物质的量浓度．
（1）盛装0.2000mol/L盐酸标准液应该用酸式滴定管．
（2）当接近滴定终点时，很少量的碱或酸就会引起溶液的pH发生突变．
（3）有关数据记录如下：
实验序号待测液体积（mL）所消耗盐酸标准液的体积（mL）
滴定前滴定后
120.000.5020.70
220.006.0026.00
320.001.4021.20
则NaOH溶液的物质的量浓度为0.2mol/L．
（4）若只用蒸馏水冲洗锥形瓶，则测定结果无影响（填“无影响”、“偏高”或“偏低”）．
（5）滴定结束后如仰视观察滴定管中液面刻度，则对滴定结果的影响是偏高．
11．下列分离或提纯物质的方法正确的是（　　）
A．用渗析的方法精制Fe（OH）3胶体
B．用过滤的方法除去NaCl溶液中含有的少量淀粉胶体
C．用溶解、过滤的方法提纯含有少量BaSO4的BaCO3
D．用加热→蒸发的方法可以除去粗盐中的CaCl2、MgCl2等杂质
8．新修改的《机动车驾驶证申领和使用规定》于2010年4月1日起实施，新规规定酒驾一次扣12分，出此拳治理酒驾是因酒后驾车是引发交通事故的重要原因．如图所示为交警在对驾驶员是否饮酒进行检测．其原理是：橙色的酸性K2Cr2O7水溶液遇呼出的乙醇蒸气迅速变蓝，生成蓝绿色的Cr3+．下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是（　　）
①乙醇沸点低 ②乙醇密度比水小 ③乙醇具有还原性④乙醇是烃的含氧衍生物 ⑤乙醇可与羧酸在浓硫酸的作用下发生取代反应．
A．②⑤B．②③C．①③D．①④
9．实验室常用以下方法制取氯气：MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl2+Cl2↑+2H2O，
（1）用双线桥标出电子转移方向和数目．（在答题纸上标）
（2）在标准状况下生成的Cl2为11.2L时，参加反应的HCl的物质的量为2mol，被氧化HCl的质量为36.5g．

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