Question

7．三氯化磷（PCl₃）是一種用于有機(jī)合成的重要催化劑．實驗室常用紅磷與干燥的Cl₂制取PCl₃，裝置如圖所示．

已知：紅磷與少量Cl₂反應(yīng)生成PCl₃，與過量Cl₂反應(yīng)生成PCl₅．PCl₃遇O₂會生成POCl₃（三氯氧磷），POCl₃溶于PCl₃，PCl₃遇水會強(qiáng)烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸點見表．

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

請答下面問題：
（1）玻璃管之間的連接需要用到膠皮管，連接的方法是：先把玻璃管口用水潤濕；，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管．
（2）B中所盛試劑是濃硫酸，F(xiàn)中堿石灰的作用是吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl₃反應(yīng)．
（3）實驗時，檢查裝置氣密性后，向D裝置的曲頸瓶中加入紅磷，打開K3通入干燥的CO₂，一段時間后，關(guān)閉K3，加熱曲頸瓶至上部有黃色升華物出現(xiàn)時通入氯氣，反應(yīng)立即進(jìn)行．通干燥CO₂的作用是排盡裝置中的空氣，防止紅磷與空氣中的氧氣發(fā)生自燃，C裝置中的K₁、K₂的設(shè)計也出于類似的目的，為了達(dá)到這-實驗?zāi)康�，實驗時與K₁、K₂有關(guān)的操作是先關(guān)閉K₁，打開K₂，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K₁，關(guān)閉K₂．
（4）實驗制得的粗產(chǎn)品中常含有POCl₃、PCl₅等．加入紅磷加熱除去PCl₅后，通過蒸餾（填實驗操作名稱），即可得到較純凈的PCl₃．
（5）通過下面方法可測定產(chǎn)品中PCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
①迅速稱取1.00g產(chǎn)品，加水反應(yīng)后配成250mL溶液：
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水（足量），充分反應(yīng)；
③向②所得溶液中加入幾滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定；
④重復(fù)②、③操作，平均消耗0.1000mol/L Na₂S₂O₃溶液8.00mL．
己知：H₃PO₃+I₂+H₂O=H₃PO₄+2HI，I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，假設(shè)測定過程中沒有其他反應(yīng)，該產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82.5%．

Answer 1

分析 實驗室要用黃磷（白磷）與干燥的Cl₂模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl₃流程為：A裝置濃鹽酸和二氧化錳二者反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，制得氯氣，因PCl₃遇水會強(qiáng)烈水解，所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣，利用二氧化碳排盡裝置中的空氣，防止黃磷（白磷）自燃，PCl₃沸點為75.5℃，利用E裝置防止PCl₃揮發(fā)（冷凝），因尾氣中含有有毒氣體氯氣，且空氣中水蒸氣可能進(jìn)入裝置，所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl₃反應(yīng)；
（1）實驗前玻璃管之間連接需要用到橡皮管，其連接方法是先用水潤濕玻璃管口；
（2）氯氣為酸性氣體，需用酸性干燥劑干燥，吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl₃反應(yīng)；
（3）由于PCl₃遇O₂會生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，紅磷在溫度較高的條件下能自燃，通入二氧化碳趕凈空氣，通入二氧化碳趕凈空氣，避免水和氧氣與三氯化磷發(fā)生反應(yīng)；先關(guān)閉K₁，打開K₂，利用氯氣排凈裝置中的空氣；
（4）依據(jù)物質(zhì)的沸點數(shù)值不同，可以利用蒸餾的方法分離出三氯化磷；
（5）通過滴定原理測定混合物中PCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可借助于原子守恒并結(jié)合關(guān)系式PCl₃～H₃PO₃～I(xiàn)₂，2Na₂S₂O₃～I(xiàn)₂進(jìn)行計算．

解答 解：（1）實驗前玻璃管之間連接需要用到橡皮管，其連接方法是先用水潤濕玻璃管口，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管中，
故答案為：玻璃管口用水潤濕；
（2）因PCl₃遇水會強(qiáng)烈水解，所以氯氣需干燥，氯氣和濃硫酸不反應(yīng)，所以能用濃硫酸干燥氯氣，F(xiàn)中堿石灰的作用是吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl₃反應(yīng)
故答案為：濃硫酸；吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl₃反應(yīng)；
（3）由于PCl₃遇O₂會生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，通入一段時間的CO₂可以排盡裝置中的空氣，防止生成的PCl₃與空氣中的O₂和水反應(yīng)，先關(guān)閉K₁，打開K₂，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，排凈了空氣，再打開K₁，關(guān)閉K₂，
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止紅磷與空氣中的氧氣發(fā)生自燃；先關(guān)閉K₁，打開K₂，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K₁，關(guān)閉K₂；
（4）由信息可知，POCl₃與PCl₃都是液體，沸點相差較大，故可以用蒸餾的方法進(jìn)行分離，
故答案為：蒸餾；
（5）滴定實驗涉及關(guān)系式為PCl₃～H₃PO₃～I(xiàn)₂和2Na₂S₂O₃～I(xiàn)₂，設(shè)混合物中PC1₃的物質(zhì)的量為nmol，水解生成的H₃PO₃反應(yīng)掉的I₂的物質(zhì)的量為nmol；滴定多余I₂的消耗的Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×8.40×10^-3L=8.4×10^-4mol，多余的I₂的物質(zhì)的量為$\frac{0.0008mol}{2}$=0.0004mol，提供I₂的總物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×10.0×10^-3L=1.0×10^-3mol，則H₃PO₃反應(yīng)掉的I₂的物質(zhì)的量nmol=1.0×10^-3mol-0.0004mol=0.0006mol，25ml溶液里含有PC1₃的質(zhì)量為0.0006mol×137.5g•mol^-1=0.0825g，產(chǎn)品中PC1₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.0825g}{1g×\frac{25}{250}}$×100%=82.5%，
故答案為：82.5%．

點評 本題考查閱讀獲取信息的能力、對實驗原理理解等，題目難度較大，是對知識的綜合運用，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用分析解決問題的能力，注意題中信息PCl₃遇O₂會生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃，PCl₃遇水會強(qiáng)烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸點為解答關(guān)鍵．