Question

7．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．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	-112	75.5
POCl3	2	105.3

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^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）B中所装试剂是浓H₂SO₄，F中碱石灰的作用是吸收多余的氯气，防止空气中的水汽进入烧瓶与PC1₃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，防止白磷自燃．
（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．

Answer 1

分析 （1）装置A中发生的反应是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反应式中HCl和MnCl₂可拆分，其余仍用化学式表示，最终可得离子方程式；
（2）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汽和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，结合到冷水是降温的，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；
（3）白磷遇氧易因缓慢氧化而引起自发燃烧，装置中的空气含有氧气，通入干燥的CO₂可达到目的；
（4）加入黄磷加热除去PCl₅后，粗产品中含有的POCl₃和PCl₃熔沸点存在明显的差异，结合混合物常见的分离方式，可选择蒸馏操作．

解答 解：（1）装置A中发生的反应是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，经改写可得：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）防止生成的PCl₃水解，参加反应的氯气必须要干燥，可利用B装置中盛装的浓硫酸干燥氯气；实验中多余的氯气有毒，如果直接排放会污染空气，另外如果空气的水进入烧瓶，会导致PC1₃水解，结合碱石灰的性质可知是吸收尾气氯气，同时防止空气中的水汽进入烧瓶，
故答案为：浓H₂SO₄；吸收多余的氯气，防止空气中的水汽进入烧瓶与PC1₃反应；
（3）白磷遇氧气会自燃，故要排除装置中的空气，可通过通入的CO₂达到目的，
故答案为：排尽装置中的空气，防止白磷自燃；
（4）POCl₃和PCl₃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，
故答案为：蒸馏．

点评 考查制备实验的基本操作及注意事项，提醒学生时刻关注生成物的特殊的性质，混合物的分离提纯和滴定实验的数据处理，考查学生综合处理问题的能力，中等难度．