题目内容

6．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在曲颈瓶中模拟工业生产制取PCl3，装置如图所示：（部分夹持装置略去）

已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5．PCl3遇水会强烈水解生成H3PO3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
POCl32105.3
请回答下列问题：
（1）B中所装试剂是浓H2SO4；E中冷水的作用是冷凝PCl3防止其挥发．
（2）F中碱石灰的作用1是吸收多余的氯气，防止空气中的水蒸汽进入烧瓶中和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，防止黄磷自燃．
（4）粗产品中常含有POC13、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+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6，根据上述数据，假设测定过程中没有其他反应，该产品中PCl3的质量分数为79.75%．

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，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）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；
（2）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）黄磷能自燃，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和次氯酸钠；
（6）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：（1）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），
故答案为：浓硫酸；冷凝PCl3防止其挥发；
（2）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：吸收多余的氯气，防止空气中的水蒸汽进入烧瓶中和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，防止黄磷自燃；
（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和次氯酸钠：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O，
故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O；
（6）0.1000mol•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1.00g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：$\frac{137.5g/mol×0.0058mol}{1g}$×100%=79.75%；
故答案为：79.75%．

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．

练习册系列答案
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A．该反应的化学平衡常数表达式是K=$\frac{{{（C）}^{4}（D）}^{2}}{{{（A）}^{3}（B）}^{2}}$
B．此时，B的平衡转化率是40%
C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大
D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大
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（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号，下同）ABE．
A．容器内压强不再发生变化
B．SO2的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化
D．相同时间内消耗2n molSO2的同时消耗n molO2
E．相同时间内消耗2n molSO2的同时生成n molO2．
1．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义．以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
（1）若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2mol．则前5分钟的平均反应速率v（N2）=0.01mol/（L•min）．平衡时H2的转化率为50%．
（2）平衡后，若提高H2的转化率，可以采取的措施有CD
A．加了催化剂               B．增大容器体积
C．降低反应体系的温度       D．加入一定量N2
（3）若在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：请完成下列问题：
T/℃200300400
KK1K20.5
①该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②试比较K1、K2的大小，K1＞ K2 （填“＜”“＞”或“=”）；
③下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是C（填序号字母）
A、容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2
B、v（N2）正=3v（H2）逆
C、容器内混合气体的压强保持不变
D、混合气体的密度保持不变
④400℃时，当测得NH3、N2和H2的物质的量分别为3mol、2mol和1mol时，则该反应的v（N2）正＞v（N2）逆 （填“＜”“＞”或“=”）．
（4）某温度下上述反应平衡时，恒容、升高温度，则原化学平衡向逆反应方向移动（填“正”或“逆”），正反应速率增大（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），容器内混合气体的压强增大．
11．在一定温度下，10L密闭容器中，发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），开始加入5molSO2、4.5molO2，经10min后反应达平衡时有3molSO2发生了反应．
（1）O2的转化率33.3%．
（2）平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比16：19．
（3）平衡时体系中SO3的体积分数37.5%．
（4）平衡常数K=7.5．
18．I．用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜．已知：
Cu（s）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+H2（g）△H=+64.39kJ•mol-1
2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）△H=-196.46kJ•mol-1    
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（1）一定量的H2完全燃烧生成H2O（l）放出热量Q=1143.36kJ，则H2的质量为8g．
（2）在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为Cu（s）+H2O2（l）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+2H2O（l）△H=-319.68kJ•mol-1．
15．配制一定体积，一定物质的量浓度的溶液时，下列情况对实验结果产生偏低影响的是（　　）
A．容量瓶中原有少量蒸馏水B．溶解后所用的烧杯未洗涤
C．定容时观察液面俯视D．摇匀后液面低于刻度线未再加水
16．生活中常见的3种有机物①甲烷、②乙酸、③葡萄糖中，属于食醋主要成分的是②（填序号，下同），可做高效清洁能源的是①，可用于医疗输液补充能量的是③．

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