Question

7．半導體生產(chǎn)中常需要控制摻雜，以保證控制電阻率，三氯化磷（PCl₃）是一種重要的摻雜劑．實驗室要用黃磷（即白磷）與干燥的Cl₂模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl₃，裝置如下圖所示：（部分夾持裝置略去）

已知黃磷與少量Cl₂反應生成PCl₃，與過量Cl₂反應生成PCl₅．PCl₃遇水會強烈水解生成H₃PO₃和HCl；遇O₂會生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃．PCl₃、POCl₃的熔沸點見下表：

物質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

請回答下列問題：
（1）A裝置中制氯氣的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）B中所裝試劑是濃H₂SO₄，F(xiàn)中堿石灰的作用是吸收多余的氯氣，防止空氣中的水汽進入燒瓶與PC1₃反應．
（3）實驗時，檢查裝置氣密性后，先打開K₃通入干燥的CO₂，再迅速加入黃磷．通干燥CO₂的作用是排盡裝置中的空氣，防止白磷自燃．
（4）粗產(chǎn)品中常含有POC1₃、PCl₅等．加入黃磷加熱除去PCl₅后．通過蒸餾（填實驗操作名稱），即可得到較純凈的PCl₃．

Answer 1

分析 （1）裝置A中發(fā)生的反應是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反應式中HCl和MnCl₂可拆分，其余仍用化學式表示，最終可得離子方程式；
（2）PCl₃遇水會強烈水解生成H₃PO₃和HCl，D中反應需要在無水條件下進行，而A中制得的氯氣中混有水汽和HCl，通過B裝置時要干燥氯氣，故裝置B盛放濃硫酸，E裝置支管圓底燒瓶是收集生成的PCl₃，考慮到PCl₃的熔沸點較低，很容易揮發(fā)，結(jié)合到冷水是降溫的，可知E中冷水的作用應該是冷凝PCl₃，堿石灰有吸水和吸酸性氣體的作用，本實驗的尾氣氯氣有毒，對環(huán)境有污染，可被堿石灰吸收，同時還可以防止空氣中的水汽進入燒瓶內(nèi)與PCl₃反應；
（3）白磷遇氧易因緩慢氧化而引起自發(fā)燃燒，裝置中的空氣含有氧氣，通入干燥的CO₂可達到目的；
（4）加入黃磷加熱除去PCl₅后，粗產(chǎn)品中含有的POCl₃和PCl₃熔沸點存在明顯的差異，結(jié)合混合物常見的分離方式，可選擇蒸餾操作．

解答 解：（1）裝置A中發(fā)生的反應是MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，經(jīng)改寫可得：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）防止生成的PCl₃水解，參加反應的氯氣必須要干燥，可利用B裝置中盛裝的濃硫酸干燥氯氣；實驗中多余的氯氣有毒，如果直接排放會污染空氣，另外如果空氣的水進入燒瓶，會導致PC1₃水解，結(jié)合堿石灰的性質(zhì)可知是吸收尾氣氯氣，同時防止空氣中的水汽進入燒瓶，
故答案為：濃H₂SO₄；吸收多余的氯氣，防止空氣中的水汽進入燒瓶與PC1₃反應；
（3）白磷遇氧氣會自燃，故要排除裝置中的空氣，可通過通入的CO₂達到目的，
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止白磷自燃；
（4）POCl₃和PCl₃熔沸點存在明顯的差異，除去PC1₃中混有的POCl₃，可選擇蒸餾的方式進行分離，以得到純凈的PCl₃，
故答案為：蒸餾．

點評 考查制備實驗的基本操作及注意事項，提醒學生時刻關(guān)注生成物的特殊的性質(zhì)，混合物的分離提純和滴定實驗的數(shù)據(jù)處理，考查學生綜合處理問題的能力，中等難度．