Question

PCl₃可用于半導體生產(chǎn)的外延、擴散工序．有關物質的部分性質如下：

	熔點/℃	沸點/℃	密度/g?mL-1	其他
黃磷	44.1	280.5	1.82	2P（過量）+3Cl2   △   .   2PCl3； 2P+5Cl2   △   .   2PCl5
PCl3	-112	75.5	1.574	遇水生成H3PO3和HCl， 遇O2生成POCl3
POCl3	2	105.3	1.675	遇水生成H3PO4和HCl， 能溶于PCl3

（一）制備：如圖1是實驗室制備PCl₃的裝置（部分儀器已省略）
（1）儀器乙的名稱為

 

，其中，與自來水進水管連接的接口編號是

 

．
（2）實驗條件下可用漂白粉加濃鹽酸制備Cl₂反應的化學方程式為：

 

．
（3）堿石灰的作用是

 

．
（4）向儀器甲中通入干燥Cl₂之前，應先通入一段時間的CO₂，其目的是

 

．
（二）提純：
（5）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PCl₃的純品．
（三）分析：
測定產(chǎn)品中PCl₃純度的方法如下：迅速稱取5.500g產(chǎn)品，水解完全后配成500mL溶液，取出25.00mL，加入過量的0.1000mol?L^-1碘溶液23.00mL，充分反應后用0.1000mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定過量的碘，消耗10.00mL Na₂S₂O₃溶液．已知：H₃PO₃+H₂O+I₂=H₃PO₄+2HI；I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆；假設測定過程中沒有發(fā)生其他反應，已知M（PCl₃）=137.5g?mol^-1．
（6）滴定終點的現(xiàn)象是

 

，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，該產(chǎn)品中PCl₃的質量分數(shù)為

 

．若滴定終點時俯視讀數(shù)，則PCl₃的質量分數(shù)

 

（偏大、偏小、或無影響）．
（7）在PCl₃中通入Cl₂可發(fā)生如下反應：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）．溫度為T時，向2L恒容密閉容器中充入1mol PCl₅，反應過程中c（Cl₂） 隨時間變化的曲線如圖2所示，下列說法正確的是

 

．
A．反應在0～50s的平均速率為v（Cl₂）=1.6×10^-3mol?L^-1?s^-1
B．該溫度下，反應的平衡常數(shù)K=40（不考慮單位）
C．保持其他條件不變，升高溫度，平衡時c（PCl₃）=0.11mol?L^-1，則該反應的△H＞0
D．反應達平衡后，再向容器中充入1mol PCl₅，該溫度下再達到平衡時，0.1mol?L^-1＜c（Cl₂）＜0.2mol?L^-1．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,物質的量或濃度隨時間的變化曲線,制備實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：（一）（1）儀器乙名稱從裝置中分析為冷凝管；冷凝管采用逆向通水法的冷凝效果較好；
（2）漂白粉有效成分為次氯酸鈣，次氯酸鈣與鹽酸反應生成氯氣、氯化鈣和水，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（3）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；
（4）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；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；
（二）（5）依據(jù)物質的沸點數(shù)值不同，可以利用蒸餾的方法分離出三氯化磷；
（三）（6）根據(jù)滴定結束前溶液為藍色，滴定結束溶液變成無色進行解答；依據(jù)反應的化學方程式H₃PO₃+H₂O+I₂=H₃PO₄+2HI、I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆ 計算，注意溶液體積的變化；俯視滴定管讀數(shù)，導致消耗標準液硫代硫酸鈉溶液體積偏小，計算出的H₃PO₃消耗的碘單質的物質的量偏大；
（7）A．由圖可知，0～50s 內Cl₂的濃度變化量為0.08mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計算v（Cl₂）；
B．由圖可知，250s時達到平衡，平衡時c（Cl₂）=0.1mol/L，利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
C．計算溫度為T平衡時c（PCl₃），根據(jù)升高溫PCl₃濃度的變化，判斷平衡移動方向，據(jù)此解答；
D．反應達平衡后，再向容器中充入 1mol PCl₅，等效為增大壓強，與原平衡相比PCl₅轉化率降低，據(jù)此解答．

解答： 解：（一）（1）儀器乙為冷凝管，用于冷凝蒸餾產(chǎn)物；冷凝管中通水方向為逆向，即從b通水，
故答案為：冷凝管；b；
（2）漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應生成氯氣的化學反應為：Ca（ClO）₂+4HCl（濃）=CaCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：Ca（ClO）₂+4HCl（濃）=CaCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（3）氯氣有毒，污染空氣，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，
故答案為：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；
（4）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；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，
故答案為：排凈裝置中的空氣，防止空氣中的水分和氧氣與PCl₃反應；
（二）（5）依據(jù)物質的沸點數(shù)值不同，可以利用蒸餾的方法分離出三氯化磷，故答為：蒸餾；
（三）（6）滴定結束前溶液為藍色，滴定結束是碘單質消失，溶液變成無色，所以滴定終點現(xiàn)象為：錐形瓶中滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時溶液由藍色變成無色，且半分鐘不褪色；0.1000mol?L^-1碘溶液23.00mL中含有碘單質的物質的量為：0.1000mol?L^-1×0.023L=0.0023mol，根據(jù)反應I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆可知，與磷酸反應消耗的碘單質的物質的量為：0.0023mol-0.1000mol?L^-1×0.01L×

1

2

=0.0018mol，再由H₃PO₃+H₂O+I₂=H₃PO₄+2HI可知，25mL三氯化磷水解后的溶液中含有的H₃PO₃的物質的量為：n（H₃PO₃）=n（I₂）=0.0018mol，500mL該溶液中含有H₃PO₃的物質的量為：0.0018mol×

500mL

25mL

=0.036mol，所以5.500g產(chǎn)品中含有的三氯化磷的物質的量為0.036mol，該產(chǎn)品中PCl₃的質量分數(shù)為：

137.5g/mol×0.036mol

5.05g

×100%≈98.0%；
若滴定終點時俯視讀數(shù)，讀出的標準液硫代硫酸鈉溶液體積偏小，計算出的H₃PO₃消耗的碘單質的物質的量偏大，三氯化磷的物質的量偏大，三氯化磷的質量分數(shù)偏大，
故答案為：錐形瓶中滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時溶液由藍色變成無色，且半分鐘不褪色；98.0%；偏大；
 （7）A．由圖可知，0～50s 內Cl₂的濃度變化量為0.08mol/L，故v（Cl₂）=

0.08mol/L

50s

=1.6×10^-3mol/（L?s），故A正確；
B．由圖可知，250s時達到平衡，平衡時c（Cl₂）=0.1mol/L，則：
                 PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
開始（mol/L）：0        0      0.5
變化（mol/L）：0.1     0.1     0.1
平衡（mol/L）：0.1      0.1     0.4
故該溫度下平衡常數(shù)k=

0.4

0.1×0.1

=40，故B正確；
C．由B可知，平衡時c（PCl₃）=0.1mol/L，保持其他條件不變，升高溫度，平衡時c′（PCl₃）=0.11mol/L，濃度增大，平衡向逆反應移動，故該反應正反應為放熱反應，即△H＜0，故C錯誤；
D．反應達平衡后，再向容器中充入 1mol PCl₅，平衡逆正反應移動，增大壓強，與原平衡相比PCl₅轉化率降低，故達平衡時0.1mol/L＜c（Cl₂）＜0.2mol/L，故D正確；
故選ABD．

點評：本題考查物質組成與含量的測定、對實驗原理理解、氧化還原滴定、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對知識的綜合運用，理解實驗原理是解題的關鍵，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析解決問題的能力，質量分數(shù)計算量較大、步驟較多，是易錯點．