Question

三氯化磷（PCl₃）是一種重要的半導(dǎo)體材料摻雜劑．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，裝置如下圖所示．

已知黃磷與少量Cl₂反應(yīng)生成PCl₃，與過量Cl₂反應(yīng)生成PCl₅．PCl₃遇O₂會生成POCl₃，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)	熔點/℃	沸點/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

請答下面問題：
（1）A裝置中制氯氣的離子方程式為

 

．
（2）B中所裝試劑是

 

，E中冷水的作用是

 

，F(xiàn)中堿石灰的作用是

 

．
（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

 

，C裝置中的K₁、K₂的設(shè)計也出于類似的目的，為了達到這一實驗?zāi)康�，實驗時與K₁、K₂有關(guān)的操作是

 

．
（4）粗產(chǎn)品中常含有POCl₃、PCl₅等．加入黃磷加熱除去PCl₅后，通過

 

（填實驗操作名稱），即可得到較純凈的PCl₃．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

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遇水會強烈水解，所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣，K₃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入燒瓶和PCl₃反應(yīng)；
（1）A裝置中二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，反應(yīng)為MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式；
（2）氯氣為酸性氣體，需用酸性干燥劑干燥，三氯化磷沸點低，可用冷水冷凝收集，堿石灰吸收多余氯氣防止污染空氣，防止空氣中的水蒸氣進入影響產(chǎn)品純度；
（3）由于PCl₃遇O₂會生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，黃磷（白磷）能自燃，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．

解答： 解：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遇水會強烈水解，所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣，K₃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入燒瓶和PCl₃反應(yīng)．
（1）A裝置中，加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳二者反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）因PCl₃遇水會強烈水解，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，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入燒瓶和PCl₃反應(yīng)，
故答案為：濃硫酸；防止PCl₃揮發(fā)（冷凝）；吸收多余的Cl₂，防止空氣中的水蒸氣進入燒瓶和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，防止黃磷（白磷）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行分離，
故答案為：蒸餾．

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遇水會強烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸點為解答關(guān)鍵．