Question

14．三氯化磷（PCl₃）是一种重要的有机合成催化剂．实验室常用红磷与干燥的Cl₂制取PCl₃，装置如图1所示．

已知：红磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅．PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷），POCl₃溶于PCl₃，PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸点见表．

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请答下面问题：
（1）B中所装试剂是浓硫酸，F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应．
（2）实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈甑中加入红磷，打开K₃通入干燥的CO₂，一段时间后，关闭K₃，加热曲颈甑至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行．通干燥CO₂的作用是排尽装置中的空气，防止红磷自燃，
（3）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等．加入红磷加热除去PCl₅后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl₃．
（4）C装置中的K₁、K₂的设计也出于类似的目的，为了达到这一实验目的，实验时与K₁、K₂有关的操作是先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，打开K₁，关闭K₂．
（5）实验后期关闭K₁，打开K₂，将气体通入C装置中发生反应，反应后的溶液为X．某同学设计实验来确定溶液X中含有的某些离子，请补充完成实验步骤和现象．

实验步骤	实验现象	实验结论
①		溶液X中含有Na+
②		溶液X中含有Cl-

（6）玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管．甲同学将装置A的示意图画成图2，该示意图中明显的错误是没有（用酒精灯）加热．

Answer 1

分析 实验室要用红磷与干燥的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，防止红磷燃烧，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，氯气有毒，三氯化磷易水解，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；
（2）红磷在温度较高的条件下能自燃，通入二氧化碳赶净空气；
（3）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；
（4）C装置中先关闭K₁，打开K₂，利用氯气排净装置中的空气；
（5）根据检验钠离子和氯离子的方法进行检验；
（6）根据连接玻璃管的实验操作进行分析解答；A装置中二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，反应为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，需要加热．

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），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Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应；
（2）通入一段时间的CO₂可以排尽装置中的空气，防止红磷与空气中的氧气发生自燃，
故答案为：排尽装置中的空气，防止红磷自燃；
（3）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，实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等，加入红磷加热除去PCl₅后，再通过蒸馏即可得到较纯净的PCl₃；
故答案为：蒸馏；
（4）由于PCl₃遇O₂会生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，通入一段时间的CO₂可以排尽装置中的空气，防止生成的PCl₃与空气中的O₂和水反应，C装置中先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，排净了空气，再打开K₁，关闭K₂，可利用氯气排净装置中的空气，
故答案为：先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，打开K₁，关闭K₂．（2分）
（5）实验后期关闭K₁，打开K₂，将气体通入C装置中发生反应，为氯气和氢氧化钠反应，生成氯化钠、次氯酸钠和水，检验钠离子用焰色反应，用铂丝（光洁无锈的铁丝）蘸取溶液X，在酒精灯外焰上灼烧，火焰呈黄色证明存在钠离子，检验氯离子，取少量溶液X，加入足量稀HNO，再滴加少量AgNO₃溶液，出现白色沉淀，

实验步骤	实验现象
①用铂丝（光洁无锈的铁丝）蘸取溶液X，在酒精灯外焰上灼烧	火焰呈黄色
②取少量溶液X，加入足量稀HNO，再滴加少量AgNO3溶液	出现白色沉淀

（6）玻璃管和胶皮管连接的方法是：先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力即可把玻璃管插入胶皮管，润湿起润滑作用，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，所以缺少加热装置，
故答案为：把玻璃管口用水润湿；没有（用酒精灯）加热．

点评 本题考查阅读获取信息的能力、对实验原理理解等，题目难度中等，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，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．PCl₃、POCl₃的熔沸点为解答关键．