Question

【題目】POCl3常用作半導(dǎo)體摻雜劑及光導(dǎo)纖維原料，實(shí)驗(yàn)室制備POCl3并測定產(chǎn)品含量的實(shí)驗(yàn)過程如下：

I．制備PCl3

（1）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣。發(fā)生裝置可以是圖中的____（填字母代號）。

（2）檢查裝置C氣密性并裝入藥品后，先關(guān)閉K1，打開K2通入干燥的CO2，一段時(shí)間后，關(guān)閉K2，加熱曲頸瓶同時(shí)打開K1通入干燥氯氣，反應(yīng)立即進(jìn)行。圖中堿石灰的作用是______________。

II．實(shí)驗(yàn)室制備POCl3。

采用氧氣氧化液態(tài)PCl3法制取POCl3，實(shí)驗(yàn)裝置（加熱及夾持儀器略）如圖：

資料：①Ag++SCN﹣＝AgSCN↓，Ksp（AgCl）＞Ksp（AgSCN）；

②PCl3和POCl3的相關(guān)信息如下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	相對分子質(zhì)量	其他
PCl3	﹣112.0	76.0	137.5	兩者互溶，均為無色液體，遇水均劇烈反應(yīng)生成含氧酸和氯化氫
POCl3	2.0	106.0	153.5

（3）POCl3在潮濕空氣中會(huì)劇烈“發(fā)煙”，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________。

（4）反應(yīng)溫度要控制在60～65℃，原因是：_________________________________。

（5）通過佛爾哈德法可以測定產(chǎn)品中Cl元素含量，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a、準(zhǔn)確稱取15.0 g POCl3產(chǎn)品，置于盛有60.00 mL蒸餾水的水解瓶中搖動(dòng)至完全水解，將水解液配成100.00 mL溶液。

b、取10.00 mL溶液于錐形瓶中，加入10.00 mL 3.2 molL﹣1 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液。

c、加入少許硝基苯用力搖動(dòng)，使沉淀表面被有機(jī)物覆蓋。

d、以NH4Fe (SO4) 2為指示劑，用0.2 molL﹣1 NH4SCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)共用去l0.00 mL NH4SCN溶液。

①步驟d中達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________________________________。

②產(chǎn)品中Cl元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________（保留3位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】A 吸收尾氣，并防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入蒸餾燒瓶 POCl3+3H2O＝H3PO4+3HCl 溫度過低，反應(yīng)速度太慢，溫度過高，PCl3易揮發(fā)，利用率低 溶液由無色變?yōu)榧t色且30 s內(nèi)不再變色 71.0%

【解析】

I．（1）高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣，屬于固體和液體反應(yīng)，反應(yīng)不需要加熱，據(jù)此選擇裝置；

（2）根據(jù)氯氣有毒，產(chǎn)品PCl3遇水均劇烈反應(yīng)生成含氧酸和氯化氫進(jìn)行分析；

II．實(shí)驗(yàn)室制備POCl3。A裝置中用雙氧水與二氧化錳反應(yīng)生成氧氣，通過加入雙氧水的量，可以控制產(chǎn)生氧氣的速率，氧氣中含有水蒸氣用濃硫酸除去，所以B裝置中裝濃硫酸，裝置B中有長頸漏斗，可以平衡裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)，起安全瓶的作用，純凈的氧氣與三氯化磷反應(yīng)生成POCl3，為了控制反應(yīng)速率且要防止三氯化磷揮發(fā)，反應(yīng)的溫度控制在60～65℃，所以裝置C中用水浴，為防止POCl3揮發(fā)，用冷凝管進(jìn)行冷凝回流，POCl3遇水均劇烈水解為含氧酸和氯化氫，所以為防止空氣中水蒸汽進(jìn)入裝置，同時(shí)吸收尾氣，所以在裝置的最后連有堿石灰的干燥管，據(jù)此分析回答問題。

I．（1）固體和液體反應(yīng)，反應(yīng)不需要加熱，據(jù)此選擇裝置A；

答案：A；

（2）根據(jù)氯氣有毒，因此尾氣不可排放到空氣中，產(chǎn)品PCl3遇水劇烈反應(yīng)，要防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入蒸餾燒瓶；

答案：吸收尾氣，并防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入蒸餾燒瓶；

II．（3）POCl3在潮濕空氣中會(huì)劇烈“發(fā)煙”，確定有HCl生成，根據(jù)磷元素的化合價(jià)還可以確定有磷酸生成，方程式為POCl3+3H2O＝H3PO4+3HCl；

答案：POCl3+3H2O＝H3PO4+3HCl ；

（4）根據(jù)上面的分析可知，反應(yīng)溫度應(yīng)控制在60～65℃，原因是溫度過低，反應(yīng)速率小，溫度過高，三氯化磷會(huì)揮發(fā)，利用率低；

答案：溫度過低，反應(yīng)速度太慢，溫度過高，PCl3易揮發(fā)，利用率低 ；

（5）因?yàn)?/span>Fe3+與SCN-結(jié)合，溶液會(huì)變紅，因此以NH4Fe (SO4) 2為指示劑，用0.2 molL﹣1 NH4SCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)榧t色且30 s內(nèi)不再變色；

答案：溶液由無色變?yōu)榧t色且30 s內(nèi)不再變色；

（6）測定POCl3產(chǎn)品含量，用POCl3與水反應(yīng)生成氯化氫，然后用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液沉淀溶液中的氯離子，NH4SCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，根據(jù)NH4SCN的物質(zhì)的量可計(jì)算出溶液中剩余的AgNO3，結(jié)合AgNO3的總物質(zhì)的量得知與氯離子反應(yīng)的硝酸銀，進(jìn)而計(jì)算出溶液中氯離子的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；NH4SCN的物質(zhì)的量為0.2mol/L×0.01L=0.002mol，根據(jù)反應(yīng)Ag++SCN-=AgSCN↓，可知溶液中剩余的銀離子的物質(zhì)的量為0.002mol，POCl3與水反應(yīng)生成氯化氫的物質(zhì)的量為（3.2×0.01mol-0.002mol）×10=0.3mol，氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=71.0%；

答案：71.0%。