Question

4．三氯化磷（PCl₃）是合成药物的重要化工原料，可通过白磷和氯气化合得到．
已知：白磷与少量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能溶于PCl₃；POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解．实验室制取PCl₃的装置示意图和有关数据如下：

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g•cm-3
白磷	44.1	280.5	1.82
PCl3	-112	75.5	1.574
POCl3	2	105.3	1.675

请回答：
（1）实验所需氯气可用MnO₂和浓HCl反应制取，实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有圆底烧瓶、分液漏斗．制取的氯气需要进行干燥，请设计实验证明通入的氯气是干燥的将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥（或者通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色等，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，合理答案均可）；（写出操作、现象、结论）．
（2）实验过程中要加入白磷、通入CO₂、通入Cl₂、加热，实验时具体的操作方法和顺序是在甲中先加入白磷，再通入CO₂到排尽甲中的空气，向甲中通入Cl₂，加热．
（3）E烧杯中加入冷水的目的是冷却PCl₃，使其液化，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气和空气中的水蒸气．
（4）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等，先加入过量白磷加热，除去PCl₅和过量白磷后，再除去PCl₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃可选用的方法有C（填字母序号）．
A．萃取    B．过滤    C．蒸馏     D．蒸发结晶
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，则PCl₃和水反应后所得溶液中除OH^-之外其它离子的浓度由大到小的顺序是c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-）
（已知亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸）．
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，再逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl[已知K_sp（Ag₃PO₄）=1.4×10^-16，K_sp（AgCl）=1.8×10^-10]．

Answer 1

分析 （1）实验室制取氯气用浓盐酸与MnO₂ 在加热的条件下进行，装置采用固体和液体加热制取气体的装置，所以实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有圆底烧瓶和分液漏斗；水和硫酸铜反应生成蓝色的硫酸铜，可以使用硫酸铜粉末检验干燥的氯气没有漂白性，潮湿的氯气具有漂白性，可以使用干燥有色布条褪色检验；
（2）PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷），所以向通入CO₂ 将空气赶走，白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅，然后在加入白磷，氯气最后通，白磷熔沸点低，最后加热；
（3）PCl₃ 的沸点较低，E烧杯中加入冷水的目的是冷却收集PCl₃，POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气和空气中的水蒸气；
（4）根据表格提供的信息，物质互溶且熔沸点不同，除去PCl₃中的POCl₃选用的方法是蒸馏法；
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，分别电离，一步比一步艰难，而HCl是强酸，全部电离；
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，发生的化学反应为POCl₃+H₂O=H₃PO₄+3HCl，盐酸是强酸，Cl^-浓度为0.03mol/L，H₃PO₄ 是中强酸，分步电离，以第一步电离为主，产生的PO₄^3-的浓度很小，结合溶度积，逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl．

解答 解：（1）实验室制取氯气用浓盐酸与MnO₂ 在加热的条件下进行，装置采用固体和液体加热制取气体的装置，所以实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有：圆底烧瓶和分液漏斗；水和硫酸铜反应生成蓝色的硫酸铜，干燥的氯气没有漂白性，所以证明通入的氯气是干燥的方法是：将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，
故答案为：圆底烧瓶、分液漏斗；将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥（或者通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色等，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，合理答案均可）；
（2）PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷），所以向通入CO₂ 将空气赶走，白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅，然后在加入白磷，氯气最后通，白磷熔沸点低，最后加热，具体操作为：在甲中先加入白磷，再通入CO₂到排尽甲中的空气，向甲中通入Cl₂，加热，
故答案为：在甲中先加入白磷，再通入CO₂到排尽甲中的空气，向甲中通入Cl₂，加热；
（3）PCl₃ 的沸点较低，所以E烧杯中加入冷水的目的是冷却收集PCl₃，POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气和空气中的水蒸气，
故答案为：冷却PCl₃，使其液化；吸收多余的氯气和空气中的水蒸气；
（4）根据表格提供的信息，它们互溶且熔沸点不同，所以除去PCl₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃可选用的方法是蒸馏法，
故选：C；
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，分别电离，一步比一步艰难，而HCl是强酸，全部电离，溶液中离子浓度顺序为：c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-），
故答案为：c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-）；
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，发生的化学反应为POCl₃+H₂O=H₃PO₄+3HCl，盐酸是强酸，Cl^-浓度为0.03mol/L，H₃PO₄ 是中强酸，分步电离，以第一步电离为主，产生的PO₄^3-的浓度很小，根据Ksp（Ag₃PO₄）=1.4×10^-16，Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl，
故答案为：AgCl．

点评 本题考查氯气的实验室制法、PCl₃的制备、离子浓度的大小比较、沉淀溶解平衡等知识，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．