Question

【题目】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的熔沸点见下表。

物质	相对分子质量	熔点/℃	沸点/℃
PCl3	137.5	-112	75.5
POCl3	153.5	2	105.3

请回答下列问题：

（1）请从下图中选择制备氯气的发生装置

你选用的装置是____（填序号），反应的离子方程式为____。

（2）B中所盛试剂是_____。

（3）E中冷水的作用是____。

（4）仪器F的名称是____；F中碱石灰的作用是___。

（5）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，再通过__（填操作名称）即可得到较纯净的PCl3。

（6）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0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定；

④重复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___（保留3位有效数字）。

Answer 1

【答案】②或③ 2MnO4-＋10Cl-＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O 浓硫酸 冷却PCl3，防止挥发 球形干燥管 吸收多余的Cl2，防止空气中的水蒸气进入烧瓶与PCl3反应 蒸馏 82.5%

【解析】

实验室要用红磷与干燥的氯气模拟工业生产制取PCl3流程为：利用②或③装置制得氯气，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，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氯气，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应。

（1）实验室制备氯气时，用二氧化锰与浓盐酸共热或高锰酸钾与浓盐酸反应，选择制备氯气的发生装置为②、③；反应的离子方程式为2MnO4-＋10Cl-＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2＋+Cl2↑+2H2O；

（2）PCl3遇水会强烈水解，需要干燥的氯气，则B装置中试剂为浓硫酸；

（3）PCl3沸点为75.5℃，利用E装置防止PCl3挥发(冷凝)；

（4）根据装置特点，F装置为球形干燥管，尾气中含有有毒气体氯气，且空气中水蒸气可能进入装置，碱石灰可吸收多余的氯气，防止空气中的水蒸气进入烧瓶和PCl3反应；

（5）POCl3的沸点为105.3℃，PCl3的沸点为75.5℃，且互相溶解，可利用蒸馏方式分离；

（6）根据题给信息可知：滴定实验涉及关系式为PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2，设混合物中PCl3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0.1×8.40×10-3=8.4×10-4mol，多余的I2的物质的量为0.0008/2=0.0004mol，提供I2的总物质的量0.1×10×10-3mol，H3PO3反应掉的I2的物质的量: 1×10-3-0.0004=0.0006 mol，25.00mL溶液里含有PCl3的质量为0.0006×137.5=0.0825g，则250mL溶液中，含有PCl3的质量为0.825 g，产品中PCl3的质量分数为0.825/1×100%=82.5%。