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）中一种重要的掺杂剂．实验室要用黄磷（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
PCl5	2	105.3

请回答下列问题
（1）装置中制氯气的离子方程式为
（2）B中的试剂是 ， E中次冷水的作用是 ， F中碱石灰的作用是
（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的作用是通过控制K1、K2能除去A、B装置中的空气，具体的方法是
（4）粗产品含有POCl3、PCl3等，加入黄磷加热除去PCl5 ， 通过（填实验操作的名称），即可得到纯净的PCl3
（5）通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数．①迅速称取100g产品，加水反应后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.0mL，向其中加入0.1mol 10mL碘水，充分反应；③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定，滴定终点现象是
④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+Na2SO4根据以上数据，该产品中PC3的质量分数是 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）浓硫酸；防止PCl3挥发（冷凝）；吸收多余的Cl2 ， 防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应
（3）排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃；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
（4）蒸馏
（5）溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；0.8%
【解析】解：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，所以答案是：MnO2+4H++2Cl﹣ Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）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，所以答案是：浓硫酸；防止PCl3挥发（冷凝）；吸收多余的Cl2 ， 防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应；（3）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，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 ， 所以答案是：排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃；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；（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， 所以答案是：蒸馏；（5）②碘遇淀粉显蓝色，用0.1mol/L的Na2S2O3溶液滴定溶液中的碘，当碘反应完毕时，溶液的蓝色会褪色，所以滴定终点的现象为溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色，所以答案是：溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；③0.1000molL﹣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100g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%=0.8%；所以答案是：0.8%．