Question

【題目】POCl3是重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于制藥、染料、表面活性劑等行業(yè)。一種制備POCl3的原理為：PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬利用如下裝置在實(shí)驗(yàn)室模擬制備POCl3。有關(guān)物質(zhì)的部分性質(zhì)如下：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	密度/g·mL-1	其它
PCl3	-93.6	76.1	1.574	遇水強(qiáng)烈水解，易與氧氣反應(yīng)
POCl3	1.25	105.8	1.645	遇水強(qiáng)烈水解，能溶于PCl3
SOCl2	-105	78.8	1.638	遇水強(qiáng)烈水解，加熱易分解

（1）儀器甲的名稱為______________，與自來(lái)水進(jìn)水管連接的接口編號(hào)是________________。(填“a”或“b”)。

（2）裝置C的作用是___________________，乙中試劑的名稱為____________________。

（3）該裝置有一處缺陷，解決的方法是在現(xiàn)有裝置中再添加一個(gè)裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑為_________(寫名稱)。若無(wú)該裝置，則可能會(huì)有什么后果?請(qǐng)用化學(xué)方程式進(jìn)行說明__________________________。

（4）D中反應(yīng)溫度控制在60-65℃，其原因是_______________。

（5）測(cè)定POCl3含量。①準(zhǔn)確稱取30.70gPOCl3產(chǎn)品，置于盛有60.00mL蒸餾水的水解瓶中搖動(dòng)至完全水解；②將水解液配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于錐形瓶中；③加入10.00mL3.200mol/LAgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液，并加入少許硝基苯用力搖動(dòng)，使沉淀表面被有機(jī)物覆蓋；④以Fe3+為指示劑，用0.2000mol/LKSCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)共用去10.00mLKSCN溶液。

①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為____________________，用硝基苯覆蓋沉淀的目的是__________________。

②反應(yīng)中POCl3的百分含量為__________________。

Answer 1

【答案】 球形冷凝管 a 干燥Cl2，同時(shí)作安全瓶，防止堵塞 五氧化二磷(或硅膠) 堿石灰 POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl, SOCl2+H2O=SO2+2HCl 一是溫度過高，PCl3會(huì)大量揮發(fā)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低；二是溫度過低，反應(yīng)速率會(huì)變慢 當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)KSCN溶液滴入時(shí)，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪去 使生成的沉淀與溶液隔離，避免滴定過程中SCN-與AgCl反應(yīng) 50%

【解析】分析：本題以POCl3的制備為載體，考查Cl2、SO2的實(shí)驗(yàn)室制備、實(shí)驗(yàn)條件的控制、返滴定法測(cè)定POCl3的含量。由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水強(qiáng)烈水解，所以用干燥的Cl2、SO2與PCl3反應(yīng)制備POCl3，則裝置A、B、C、D、E、F的主要作用依次是：制備Cl2、除Cl2中的HCl（g）、干燥Cl2、制備POCl3、干燥SO2、制備SO2；為防止POCl3、SOCl2水解和吸收尾氣，D裝置后連接盛堿石灰的干燥管。返滴定法測(cè)定POCl3含量的原理：POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3，用KSCN滴定過量的AgNO3，發(fā)生的反應(yīng)為KSCN+AgNO3=AgSCN↓+KNO3，由消耗的KSCN計(jì)算過量的AgNO3，加入的總AgNO3減去過量的AgNO3得到與Cl-反應(yīng)的AgNO3，根據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒計(jì)算POCl3的含量。

詳解：（1）根據(jù)儀器甲的構(gòu)造特點(diǎn)，儀器甲的名稱為球形冷凝管。為了更充分的冷凝蒸氣，冷凝管中的水應(yīng)下進(jìn)上出，與自來(lái)水進(jìn)水管連接的接口的編號(hào)為a。

（2）由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水強(qiáng)烈水解，所以制備POCl3的Cl2和SO2都必須是干燥的。根據(jù)裝置圖和制備POCl3的原理，裝置A用于制備Cl2，裝置B用于除去Cl2中HCl（g），裝置C用于干燥Cl2，裝置F用于制備SO2，裝置E用于干燥SO2，裝置D制備POCl3；裝置C的作用是干燥Cl2，裝置C中有長(zhǎng)直玻璃管，裝置C的作用還有作安全瓶，防止堵塞。乙中試劑用于干燥SO2，SO2屬于酸性氧化物，乙中試劑為五氧化二磷（或硅膠）。

（3）由于SO2、Cl2有毒，污染大氣，最后要有尾氣吸收裝置；POCl3、SOCl2遇水強(qiáng)烈水解，在制備POCl3的裝置后要連接干燥裝置（防外界空氣中H2O（g）進(jìn)入裝置D中），該裝置缺陷的解決方法是在裝置D的球形冷凝管后連接一個(gè)既能吸收SO2、Cl2又能吸收H2O（g）的裝置，該裝置中應(yīng)裝入的試劑是堿石灰。若沒有該裝置，POCl3、SOCl2發(fā)生強(qiáng)烈水解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=SO2+2HCl。

（4）D中反應(yīng)溫度控制在60~65℃，其原因是：溫度太低，反應(yīng)速率太慢；溫度太高，PCl3會(huì)大量揮發(fā)（PCl3的沸點(diǎn)為76.1℃），從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

（5）①以Fe3+為指示劑，當(dāng)KSCN將過量的Ag+完全沉淀時(shí)，再滴入一滴KSCN溶液與Fe3+作用，溶液變紅色，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)KSCN溶液滴入時(shí)，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪去。硝基苯是難溶于水且密度大于水的液體，用硝基苯覆蓋沉淀的目的是：使生成的沉淀與溶液隔離，避免滴定過程中SCN-與AgCl反應(yīng)。

②n（AgNO3）過量=n（KSCN）=0.2000mol/L0.01L=0.002mol，沉淀10.00mL溶液中Cl-消耗的AgNO3物質(zhì)的量為3.200mol/L0.01L-0.002mol=0.03mol，根據(jù)Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒，樣品中n（POCl3）==0.1mol，m（POCl3）=0.1mol153.5g/mol=15.35g，POCl3的百分含量為100%=5%。