Question

【题目】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，装置如图所示：（部分夹持装置略去）

已知：①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5；②PCl3遇水会强烈水解生 成 H3PO3和HC1；③PCl3遇O2会生成P0Cl3，P0Cl3溶于PCl3；④PCl3、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 ；

（2）F中碱石灰的作用是 、 ；

（3）实验时，检査装置气密性后，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 ；

（4）粗产品中常含有POCl3、PCl5等．加入黄磷加热除去PCl5后．通过 （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 ；

（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 0.1000molL﹣1碘水，充分反应；

③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000molL﹣1的Na2S2O3，溶液滴定

③重复②、③操作，平均消耗Na2S2O3，溶液8.40ml

已知：H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6，假设测定过程中没有其他反应．根据上述数据，该产品中PC13的质量分数为 ．

Answer 1

【答案】（1）MnO2+4H++2Cl﹣Mn2++Cl2↑+2H2O；

（2）吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应；

（3）排尽装置中的空气，防止白磷自燃；

（4）蒸馏；

（5）Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+2H2O；

（6）79.75%．

【解析】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，K3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）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﹣Mn2++Cl2↑+2H2O，

（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，

（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，

（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，

（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，

（6）0.1000molL﹣1碘溶液10.00mL中含有碘单质的物质的量为：0.1000molL﹣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﹣0.1000molL﹣1×0.00084L×=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×=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：×100%=79.75%，