题目内容
【题目】半导体生产中常需要使用掺杂剂,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(即白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如图所示:(部分夹持装置略去)
已知:①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5;②PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl;③PCl3遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3;④PCl3、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)B中所装的试剂是____________________，F中碱石灰的作用是_____________________________________。
(2)实验时,检査装置气密性后,先打开K3、关闭K1，通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷。通干燥CO2的作用是__________，通过控制K1、K2能除去A、B装置中的空气,具体的操作是________________________________。
(3)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。
(4)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数:
①迅速称取1.00 g产品,加水反应后配成250 mL溶液;
②取以上溶液25.00 mL,向其中加入淀粉作为指示剂
③向其中加入 0.1000 mol·L-1碘水,充分反应，当达到终点时消耗碘水溶液6.9mL。已知:H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI，假设测定过程中没有其他反应。
滴定时，滴定终点的现象是_________________________________，配制0.1000 mol·L-1的碘水溶液的过程中，下列操作会使所得溶液浓度偏大的是___________
A烧杯中溶液转移至容量瓶中时，未洗涤烧杯
B定容时俯视刻度线
C定容时仰视刻度线
D容量瓶未干燥
E移液时有少量液体溅出
F溶解碘时放热，未冷却至室温就转移至容量瓶并定容
根据上述数据,该产品中PCl3的质量分数为________。
【答案】 浓H2SO4 吸收多余的Cl2， 防止空气中的H2O和O2进入烧瓶中与白磷及PCl3反应 排尽装置中的空气,防止白磷和PCl3与氧气反应 先将K1关闭，打开K2，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，即说明排净了空气，再打开K1，关闭K2即可。 蒸馏 当滴入最后一滴碘水溶液时，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不复原 BF 95%或94.9%
【解析】（1）、PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3和HCl，D中反应需要在无水条件下进行，而A中制得的氯气中混有水蒸气和HCl，通过B装置时要干燥氯气，故装置B盛放浓硫酸，E装置支管圆底烧瓶是收集生成的PCl3，考虑到PCl3的熔沸点较低，很容易挥发，结合冷水是降温的，可知E中冷水的作用应该是冷凝PCl3，碱石灰有吸水和吸酸性气体的作用，本实验的尾气氯气有毒，对环境有污染，可被碱石灰吸收，同时还可以防止空气中的水汽进入烧瓶内与PCl3反应；故答案为：浓H2SO4 ；吸收多余的Cl2， 防止空气中的H2O和O2进入烧瓶中与白磷及PCl3反应。
（2）、白磷遇氧气会自燃，故要将装置中的空气排出，可通过通入CO2达到目的；为了除去A、B装置中的空气，可以通过控制K1、K2除去，具体的操作是：先将K1关闭，打开K2，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，即说明排净了空气，再打开K1，关闭K2即可。故答案是：排尽装置中的空气，防止白磷和PCl3与氧气反应；先将K1关闭，打开K2，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，即说明排净了空气，再打开K1，关闭K2即可。
（3）、由题中信息可知，POCl3和PCl3都是液体，熔沸点存在明显的差异，除去PC13中混有的POCl3，可选择蒸馏的方式进行分离，以得到纯净的PCl3，故答案是蒸馏。
（4）、碘遇淀粉先蓝色，用0.1000 mol·L-1碘水滴定溶液中PCl3生成的H3PO3，当H3PO3反应完全时，溶液中的淀粉会变蓝，所以答案是：当滴入最后一滴碘水溶液时，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不复原。
A、烧杯中溶液转移至容量瓶中时，未洗涤烧杯，会造成溶质损失，则所配制的溶液浓度偏小；
B、定容时俯视刻度线，会造成溶液体积偏小，则所配制的溶液浓度偏大；
C、定容时仰视刻度线，会造成溶液体积偏大，则所配制的溶液浓度偏小；
D、容量瓶未干燥，残留有少量的水，因后续定容还要加水，故对配制溶液无影响；
E、移液时有少量液体溅出，会造成溶质损失，则所配制的溶液浓度偏小；
F溶解碘时放热，未冷却至室温就转移至容量瓶并定容，会造成溶液体积偏小，则配制的溶液浓度偏大；
当达到终点时消耗碘水溶液6.9mL，则n（I2）=0.0069L×0.1000 mol·L-1=0.00069mol，根据:H3PO3+H2O+I2===H3PO4+2HI可知，参与反应的n（H3PO3）=0.00069mol，PCl3遇水强烈水解生成H3PO3和HCl的化学方程式是：PCl3+3 H2O= H3PO3+3HCl，则25mL溶液中PCl3的物质的量是：0.00069mol，所以250mL溶液中含PCl3的物质的量是：0.00069mol×10=0.0069mol，则PCl3的质量是0.0069mol×137.5g/mol=0.95g，则PCl3的质量分数是：
×100%=95%。故此题答案是：故答案是：当滴入最后一滴碘水溶液时，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不复原； BF；95%。
