Question

7．三氯化磷（PCl₃）是一种用于有机合成的重要催化剂．实验室常用红磷与干燥的Cl₂制取PCl₃，装置如图所示．

已知：红磷与少量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溶于PCl₃，PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸点见表．

物质	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

请答下面问题：
（1）玻璃管之间的连接需要用到胶皮管，连接的方法是：先把玻璃管口用水润湿；，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管．
（2）B中所盛试剂是浓硫酸，F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应．
（3）实验时，检查装置气密性后，向D装置的曲颈瓶中加入红磷，打开K3通入干燥的CO₂，一段时间后，关闭K3，加热曲颈瓶至上部有黄色升华物出现时通入氯气，反应立即进行．通干燥CO₂的作用是排尽装置中的空气，防止红磷与空气中的氧气发生自燃，C装置中的K₁、K₂的设计也出于类似的目的，为了达到这-实验目的，实验时与K₁、K₂有关的操作是先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，打开K₁，关闭K₂．
（4）实验制得的粗产品中常含有POCl₃、PCl₅等．加入红磷加热除去PCl₅后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl₃．
（5）通过下面方法可测定产品中PCl₃的质量分数：
①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液：
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水（足量），充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定；
④重复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，根据上述数据，假设测定过程中没有其他反应，该产品中PCl3的质量分数为82.5%．

Answer 1

分析 实验室要用黄磷（白磷）与干燥的Cl₂模拟工业生产制取PCl₃流程为：A装置浓盐酸和二氧化锰二者反应生成氯化锰、氯气和水，制得氯气，因PCl₃遇水会强烈水解，所以氯气需干燥，B装置利用浓硫酸干燥氯气，利用二氧化碳排尽装置中的空气，防止黄磷（白磷）自燃，PCl₃沸点为75.5℃，利用E装置防止PCl₃挥发（冷凝），因尾气中含有有毒气体氯气，且空气中水蒸气可能进入装置，所以用F装置利用碱石灰吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl₃反应；
（1）实验前玻璃管之间连接需要用到橡皮管，其连接方法是先用水润湿玻璃管口；
（2）氯气为酸性气体，需用酸性干燥剂干燥，吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应；
（3）由于PCl₃遇O₂会生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，红磷在温度较高的条件下能自燃，通入二氧化碳赶净空气，通入二氧化碳赶净空气，避免水和氧气与三氯化磷发生反应；先关闭K₁，打开K₂，利用氯气排净装置中的空气；
（4）依据物质的沸点数值不同，可以利用蒸馏的方法分离出三氯化磷；
（5）通过滴定原理测定混合物中PCl₃的质量分数，可借助于原子守恒并结合关系式PCl₃～H₃PO₃～I₂，2Na₂S₂O₃～I₂进行计算．

解答 解：（1）实验前玻璃管之间连接需要用到橡皮管，其连接方法是先用水润湿玻璃管口，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管中，
故答案为：玻璃管口用水润湿；
（2）因PCl₃遇水会强烈水解，所以氯气需干燥，氯气和浓硫酸不反应，所以能用浓硫酸干燥氯气，F中碱石灰的作用是吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应
故答案为：浓硫酸；吸收多余的Cl₂，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl₃反应；
（3）由于PCl₃遇O₂会生成POCl₃，遇水生成H₃PO₃和HCl，通入一段时间的CO₂可以排尽装置中的空气，防止生成的PCl₃与空气中的O₂和水反应，先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，排净了空气，再打开K₁，关闭K₂，
故答案为：排尽装置中的空气，防止红磷与空气中的氧气发生自燃；先关闭K₁，打开K₂，等B中溶液上方充满黄绿色气体后，打开K₁，关闭K₂；
（4）由信息可知，POCl₃与PCl₃都是液体，沸点相差较大，故可以用蒸馏的方法进行分离，
故答案为：蒸馏；
（5）滴定实验涉及关系式为PCl₃～H₃PO₃～I₂和2Na₂S₂O₃～I₂，设混合物中PC1₃的物质的量为nmol，水解生成的H₃PO₃反应掉的I₂的物质的量为nmol；滴定多余I₂的消耗的Na₂S₂O₃的物质的量为0.1000mol•L^-1×8.40×10^-3L=8.4×10^-4mol，多余的I₂的物质的量为$\frac{0.0008mol}{2}$=0.0004mol，提供I₂的总物质的量为0.1000mol•L^-1×10.0×10^-3L=1.0×10^-3mol，则H₃PO₃反应掉的I₂的物质的量nmol=1.0×10^-3mol-0.0004mol=0.0006mol，25ml溶液里含有PC1₃的质量为0.0006mol×137.5g•mol^-1=0.0825g，产品中PC1₃的质量分数为$\frac{0.0825g}{1g×\frac{25}{250}}$×100%=82.5%，
故答案为：82.5%．

点评 本题考查阅读获取信息的能力、对实验原理理解等，题目难度较大，是对知识的综合运用，理解实验原理是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力，注意题中信息PCl₃遇O₂会生成POCl₃，POCl₃溶于PCl₃，PCl₃遇水会强烈水解生成H₃PO₃和HCl．PCl₃、POCl₃的熔沸点为解答关键．