题目内容

20．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（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HC1；
③PCl3遇O2会生成POCl3，POCl3溶于PCl3；
④PCl3、POCl3的熔沸点见表：
物质熔点/℃ 沸点/℃
PCl3-11275.5
POCl32105.3
请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（2）B中所装试剂是浓硫酸，F中碱石灰的作用有两种，分别是吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应．
（3）实验时，检査装置气密性后，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，防止白磷自燃．
（4）粗产品中常含有POCl3、PCl5等，加入黄磷加热除去PCl5后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl3．
（5）实验结束时，可以利用C中的试剂吸收多余的氯气，C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O．
（6）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10.00mL 0.1000mol/L碘水，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na2S2O3溶液滴定；
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+Na2S4O6，假设测定过程中没有其他反应．根据上述数据，该产品中PC13的质量分数为79.75%．

分析 根据装置图可知工业生产制取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，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氯气，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，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）白磷能自燃，通入二氧化碳赶净空气；
（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）氢氧化钠与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，据此书写离子反应方程式；
（6）根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PC13的物质的量，再求出PC13的总物质的量和质量，然后求出质量分数．

解答 解：（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；吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应；
（3）通入一段时间的CO2可以排尽装置中的空气，防止白磷与空气中的氧气发生自燃；
故答案为：排尽装置中的空气，防止白磷自燃；
（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）氢氧化钠与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O；
故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O；
（6）0.1000mol/L碘溶液10.00mL中含有碘单质的物质的量为：0.1000mol/L×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×0.00084L×$\frac{1}{2}$=0.00058mol，再由H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI可知，25mLPC13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1.00g产品中含有的PC13的物质的量为0.0058mol，该产品中PCl3的质量分数为：$\frac{137.5g/mol×0.0058mol}{1g}$×100%=79.75%；
故答案为：79.75%．

点评 本题主要考查学生阅读获取信息的能力、对实验原理理解等，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，题目难度较大．

练习册系列答案
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13．已知A（g）+B（g）?C （g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如表：
温度/°C70080083010001200
平衡常数1.71.11.00.60.4
回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C）c（D）}{c（A）c（B）}$，△H＜0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830°C时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0.003mol•L-1•s-1，则6s时c（A）=0.022mol•L-1，C的物质的量为0.09mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为80%
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为c（填正确选项前的字母）；
a．压强不随时间改变           b．气体的密度不随时间改变
c．c（A）不随时间改变           d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
（4）1200°C时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为2.5．
14．硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业．生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na2SO4）-炭粉还原法，其流程示意图如图1：

（1）上述流程中“碱浸”后，物质A 必须经过过滤（填写操作名称）处理后，方可“煅烧”；若煅烧所得气体为等物质的量的CO 和CO2，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为3Na2SO4+8C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na2S+4CO2↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是热水会促进Na2S水解，而稀碱液能抑制Na2S水解．
（3）取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌．若反应后测得溶液的pH=4，则此时溶液中c（ S2-）=4×10-36mol/L．（已知：常温时CuS、Cu（OH）2的Ksp 分别为8.8×10-36、2.2×10-20）
（4）①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH 和x（x 代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）有关（如图所示）．为使除汞效果最佳，应控制的条件是x=12、pH介于9～10之间．
②某毛纺厂废水中含0.001mol•L-1的硫化钠，与纸张漂白后的废水（含0.002mol•L-1NaClO）按1：2 的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有SO42-、Cl-．
8．下列各反应达到化学平衡后，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是（　　）
A．2NO2 （g）?N2O4（g）△H＜0B．C（s）+CO2 （g）?2CO（g）△H＞0
C．N2（g）+3H2 （g）?2NH3（g）△H＜0D．H2S （g）?H2 （g）+S（s）△H＞0
15．已知图一表示的是可逆反应CO（g）+H2（g）?C（s）+H2O（g）△H＞0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0的浓度（c）随时间（t）的变化情况．下列说法中正确的是（　　）
A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
B．图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的△H增大
C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度
D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将增大
5．如图为实验室制乙酸乙酯的装置．
（1）在大试管中加入的乙醇、乙酸和浓H2SO4混合液的顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸
（2）实验室生成的乙酸乙酯，其密度比水小（填“大”或“小”），有果香的气味．
（3）制得的乙酸乙酯中常含有乙醇和乙酸等杂质，可用饱和碳酸钠溶液洗涤后分液的方法除去．
12．如图在试管甲中先加入2mL 95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入2mL浓硫酸，充分摇匀，冷却后再加入2克无水乙酸钠，用玻璃棒充分搅拌后将试管固定在铁架台上，在试管乙中加入5ml 饱和的碳酸钠溶液，按图连接好装置，用酒精灯对试管甲小火加热3～5min后，改用大火加热，当观察到左试管中有明显现象时停止实验．试回答：
（1）试管乙中观察到的现象是液体分层，产生气泡
（2）液体混合加热时液体容积不能超过其容积的$\frac{1}{3}$，本实验反应开始时用小火加热的原因是加快反应速率，同时又防止了反应物未来得及反应而挥发损失；（已知乙酸乙酯的沸点为77℃；乙醇的沸点为78.5℃；乙酸的沸点为117.9℃）
（3）试管甲中加入浓硫酸的目的是催化剂、吸水剂
（4）该实验中长导管的作用是导气、冷凝，其不宜伸入试管乙的溶液中，原因是防止加热不充分而倒吸
（5）试管乙中饱和Na2CO3的作用是除去乙酸乙酯中的乙醇和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层析
（6）写出试管甲中发生反应的化学方程式2CH3COONa+H2SO4+2CH3CH2OH$→_{△}^{浓硫酸}$2CH3COOC2H5+2H2O+Na2SO4．
9．配制一定物质的量浓度的溶液是一个重要的定量实验，下列有关说法正确的是（　　）
A．容量瓶用蒸馏水洗净后，可不经干燥直接用于配制溶液
B．配制一定物质的量浓度的稀盐酸时，用量筒量取9.82 mL浓盐酸
C．配制1 L 0.1 mol•L-1的NaCl溶液时用托盘天平称量5.85 g NaCl固体
D．定容时，为防止液滴飞溅，胶头滴管紧贴容量瓶内壁
10．实验室中常用氧化浓盐酸的方法制取氯气，实验装置如图所示：

（1）装浓盐酸的仪器名称：分液漏斗；
（2）为了得到纯净、干燥的氯气，此装置还需增加净化装置，请根据气体的流动方向，依次按顺序选择所用的装置，正确的选项是DB；

（3）如果将过量二氧化锰与20mL 12mol/L的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于0.06mol，其主要原因有：①浓盐酸挥发；②浓盐酸反应后浓度下降而与MnO2不反应．
（4）多余的氯气可以通过下列装置暂时储存后再利用，请选择可以用作氯气的储气的装置I，II；

（5）实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的一种溶液，有关的化学方程式是Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．

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