Question

19．三氯化磷（PCl₃）是合成药物的重要化工原料，可通过白磷和氯气化合得到．
已知：白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅；PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷）；POCl₃能溶于PCl₃；POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解．实验室制取PCl₃的装置示意图和有关数据如下：

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g•cm-3
白磷	44.1	280.5	1.82
PCl3	-112	75.5	1.574
POCl3	2	105.3	1.675

请回答：
（1）实验所需氯气可用MnO₂和浓HCl反应制取，实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有圆底烧瓶和分液漏斗．制取的氯气需要进行干燥，请设计实验证明通入的氯气是干燥的将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥（或者通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色等，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，合理答案均可）（写出操作、现象、结论）．
（2）实验过程中要加入白磷、通入CO₂、通入Cl₂、加热，实验时具体的操作方法和顺序是先打开K₂，等反应体系中充满CO₂后，加入白磷，然后再打开K₁，通入氯气，加热．
（3）E烧杯中加入冷水的目的是冷却收集PCl₃，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气并防止空气中的水蒸气进入收集PCl₃的仪器中．
（4）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等，先加入过量白磷加热，除去PCl₅和过量白磷后，再除去PCl₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃可选用的方法有C（填字母序号）．
A．萃取 B．过滤C．蒸馏   D．蒸发结晶
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，则PCl₃和水反应后所得溶液中除OH^-之外其它离子的浓度由大到小的顺序是c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-）[已知亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸]
②若将0.01mol POCl₃投入热水配成1L的溶液，再逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl[已知K_sp（Ag₃PO₄）=1.4×10^-16，K_sp（AgCl）=1.8×10^-10]．

Answer 1

分析 （1）实验室制取氯气用浓盐酸与MnO₂ 在加热的条件下进行，装置采用固体和液体加热制取气体的装置，所以实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有圆底烧瓶和分液漏斗；水和硫酸铜反应生成蓝色的硫酸铜，可以使用硫酸铜粉末检验干燥的氯气没有漂白性，潮湿的氯气具有漂白性，可以使用干燥有色布条褪色检验；
（2）PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷），所以向通入CO₂ 将空气赶走，白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅，然后在加入白磷，氯气最后通，白磷熔沸点低，最后加热；
（3）PCl₃ 的沸点较低，E烧杯中加入冷水的目的是冷却收集PCl₃，POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气和空气中的水蒸气；
（4）根据表格提供的信息，物质互溶且熔沸点不同，除去PCl₃中的POCl₃选用的方法是蒸馏法；
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，分别电离，一步比一步艰难，而HCl是强酸，全部电离；
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，发生的化学反应为POCl₃+H₂O=H₃PO₄+3HCl，盐酸是强酸，Cl^-浓度为0.03mol/L，H₃PO₄ 是中强酸，分步电离，以第一步电离为主，产生的PO₄^3-的浓度很小，结合溶度积，逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl．

解答 解：（1）实验室制取氯气用浓盐酸与MnO₂ 在加热的条件下进行，装置采用固体和液体加热制取气体的装置，所以实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外，还需要的玻璃仪器有：圆底烧瓶和分液漏斗；水和硫酸铜反应生成蓝色的硫酸铜，干燥的氯气没有漂白性，所以证明通入的氯气是干燥的方法是：将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，
故答案为：圆底烧瓶和分液漏斗；将气体通过装有无水硫酸铜的U形管（干燥管），若白色粉末未变蓝，则气体干燥（或者通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色等，或者将氯气通入装有干燥的有色布条的集气瓶，布条不褪色，说明氯气是干燥的，合理答案均可）；
（2）PCl₃遇O₂会生成POCl₃（三氯氧磷），所以向通入CO₂ 将空气赶走，白磷与少量Cl₂反应生成PCl₃，与过量Cl₂反应生成PCl₅，然后在加入白磷，氯气最后通，白磷熔沸点低，最后加热，具体操作为：先打开K₂，等反应体系中充满CO₂后，加入白磷，然后再打开K₁，通入氯气，加热，
故答案为：先打开K₂，等反应体系中充满CO₂后，加入白磷，然后再打开K₁，通入氯气，加热；
（3）PCl₃ 的沸点较低，所以E烧杯中加入冷水的目的是冷却收集PCl₃，POCl₃和PCl₃遇水会强烈水解，干燥管中碱石灰的作用是吸收多余的氯气和空气中的水蒸气，防止空气中的水蒸气进入收集PCl₃的仪器中，
故答案为：冷却收集PCl₃；吸收多余的氯气并防止空气中的水蒸气进入收集PCl₃的仪器中；
（4）根据表格提供的信息，它们互溶且熔沸点不同，所以除去PCl₃中的POCl₃制备纯净的PCl₃可选用的方法是蒸馏法，
故选：C；
（5）①PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl，亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，分别电离，一步比一步艰难，而HCl是强酸，全部电离，溶液中离子浓度顺序为：c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-），
故答案为：c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（H₂PO₃^-）＞c（HPO₃^2-）；
②若将0.01 mol POCl₃投入热水配成1 L的溶液，发生的化学反应为POCl₃+H₂O=H₃PO₄+3HCl，盐酸是强酸，Cl^-浓度为0.03mol/L，H₃PO₄ 是中强酸，分步电离，以第一步电离为主，产生的PO₄^3-的浓度很小，根据Ksp（Ag₃PO₄）=1.4×10^-16，Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，逐滴加入AgNO₃溶液，则先产生的沉淀是AgCl，
故答案为：AgCl．

点评 本题考查氯气的实验室制法、PCl₃的制备、离子浓度的大小比较、沉淀溶解平衡等知识，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．