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,反应的离子方程式是:______________。

(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)产品经提纯后仍含少量PCl3杂质,通过佛尔哈德法可测定产品中POCl3的含量:准确称取1.500g样品在碘量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20.00mL(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0.1000mol·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10.00mL。

①达到滴定终点的现象是_____________________________________________________。

②POCl3的质量分数为________________________。

③已知:KSP(AgC1)=3.2×10-10 mol2·L-2,KSP(AgSCN)=2×10-12 mol2·L-2,若无硝基苯覆盖沉淀表面,测定POCl3的质量分数将___________(填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。

【答案】+2H+=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 79.9% 偏小

【解析】

(1)若选用Na2SO3固体与70%浓H2SO4发生氧化还原反应,生成二氧化硫和水,反应的离子方程式是:+2H+=SO2↑+H2O;

答案为:+2H+=SO2↑+H2O;

(2)乙装置为球形干燥管,只能填装固体药品,用来干燥氯气,因此干燥剂不能与氯气反应,碱石灰能与氯气反应不可用,无水硫酸铜有吸水性,但吸水效果不好,一般不能作为干燥剂,所以乙中盛装的为P2O5;根据表格中反应物生成物熔沸点可知,为了使反应充分进行,球型冷凝管效果更好;

答案为:P2O5;己;

(3)在丙装置中,通入二氧化硫和氯气的速度太快,导致反应物不能充分接触,产率会降低,原料的利用率降低,可以通过甲和丁装置中气泡的速度来控制通入到丙装置的气流速度,让反应物有充分的接触;

答案为:通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速;

(4)PCl3的沸点为76.1,温度太高PCl3易挥发,温度太低反应速率太慢;

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加入NH4Fe(SO4)2中的铁为+3价,KSCN先与过量的AgNO3反应生成沉淀,当把过量的AgNO3消耗完,再与三价铁离子反应,达到滴定终点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;

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;

②POCl3易水解生产盐酸和磷酸,用硝酸银滴定水解产生的氯离子,来确定POCl3的含量;

n过量(AgNO3)=0.1000mol/L×0.01L=0.001mol,

沉淀10.00mL溶液中Cl消耗的AgNO3的物质的量为:0.2000mol/L×0.02L0.001mol=0.003mol,n(Cl)=0.003mol,设POCl3的质量为xg,杂质PCl3的质量为(1.500g-x)g,则,解得x=1.199g

产品中POCl3的百分含量为:×100%=79.9%;

故答案为:79.9%;

③已知:KSP(AgC1)=3.2×10-10 mol2·L-2,KSP(AgSCN)=2×10-12 mol2·L-2,AgSCN沉淀的溶解度比AgC1小,如果不进行此操作,则会有AgC1部分电离,消耗的KSCN溶液偏多,导致样品中氯元素的含量偏小,测定POCl3的质量分数将偏小;

答案为:偏小。

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