Question

【題目】三氯化磷(PCl3)是一種用于有機合成的重要催化劑。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遇水會強烈水解生成H3PO3和HCl。PCl3、POCl3的熔沸點見下表。

物質(zhì)	相對分子質(zhì)量	熔點/℃	沸點/℃
PCl3	137.5	-112	75.5
POCl3	153.5	2	105.3

請回答下列問題：

（1）請從下圖中選擇制備氯氣的發(fā)生裝置

你選用的裝置是____（填序號），反應(yīng)的離子方程式為____。

（2）B中所盛試劑是_____。

（3）E中冷水的作用是____。

（4）儀器F的名稱是____；F中堿石灰的作用是___。

（5）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，再通過__（填操作名稱）即可得到較純凈的PCl3。

（6）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0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定；

④重復(fù)②、③操作，平均消耗0.1000 mol/LNa2S2O3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___（保留3位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】②或③ 2MnO4-＋10Cl-＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O 濃硫酸 冷卻PCl3，防止揮發(fā) 球形干燥管 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) 蒸餾 82.5%

【解析】

實驗室要用紅磷與干燥的氯氣模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl3流程為：利用②或③裝置制得氯氣，因PCl3遇水會強烈水解，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，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氯氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)。

（1）實驗室制備氯氣時，用二氧化錳與濃鹽酸共熱或高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)，選擇制備氯氣的發(fā)生裝置為②、③；反應(yīng)的離子方程式為2MnO4-＋10Cl-＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O；

（2）PCl3遇水會強烈水解，需要干燥的氯氣，則B裝置中試劑為濃硫酸；

（3）PCl3沸點為75.5℃，利用E裝置防止PCl3揮發(fā)(冷凝)；

（4）根據(jù)裝置特點，F裝置為球形干燥管，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，堿石灰可吸收多余的氯氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)；

（5）POCl3的沸點為105.3℃，PCl3的沸點為75.5℃，且互相溶解，可利用蒸餾方式分離；

（6）根據(jù)題給信息可知：滴定實驗涉及關(guān)系式為PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2，設(shè)混合物中PCl3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0.1×8.40×10-3=8.4×10-4mol，多余的I2的物質(zhì)的量為0.0008/2=0.0004mol，提供I2的總物質(zhì)的量0.1×10×10-3mol，H3PO3反應(yīng)掉的I2的物質(zhì)的量: 1×10-3-0.0004=0.0006 mol，25.00mL溶液里含有PCl3的質(zhì)量為0.0006×137.5=0.0825g，則250mL溶液中，含有PCl3的質(zhì)量為0.825 g，產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.825/1×100%=82.5%。