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PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序.有关物质的部分性质如下:熔点/℃沸点/℃密度/g•mL-1其他黄磷44.1280.51.822P(过量)+3Cl2△.2PCl3;2P+5Cl2△.2PCl5PCl3-112
题目详情
PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序.有关物质的部分性质如下:
(一)制备:如图1是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略)
(1)仪器乙的名称为______,其中,与自来水进水管连接的接口编号是______.
(2)实验条件下可用漂白粉加浓盐酸制备Cl2反应的化学方程式为:______.
(3)碱石灰的作用是______.
(4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间的CO2,其目的是______.
(二)提纯:
(5)粗产品中常含有POCl3、PCl5等.加入黄磷加热除去PCl5后,通过______(填实验操作名称),即可得到PCl3的纯品.
(三)分析:
测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取5.500g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL,加入过量的0.1000mol•L-1碘溶液23.00mL,充分反应后用0.1000mol•L-1 Na2S2O3溶液滴定过量的碘,消耗10.00mL Na2S2O3溶液.已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有发生其他反应,已知M(PCl3)=137.5g•mol-1.
(6)滴定终点的现象是______,根据上述数据,该产品中PCl3的质量分数为______.若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数______(偏大、偏小、或无影响).
(7)在PCl3中通入Cl2可发生如下反应:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g).温度为T时,向2L恒容密闭容器中充入1mol PCl5,反应过程中c(Cl2) 随时间变化的曲线如图2所示,下列说法正确的是______.
A.反应在0~50s的平均速率为v(Cl2)=1.6×10-3mol•L-1•s-1
B.该温度下,反应的平衡常数K=40(不考虑单位)
C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11mol•L-1,则该反应的△H>0
D.反应达平衡后,再向容器中充入1mol PCl5,该温度下再达到平衡时,0.1mol•L-1<c(Cl2)<0.2mol•L-1.
熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度/g•mL-1 | 其他 | |||||||||
黄磷 | 44.1 | 280.5 | 1.82 | 2P(过量)+3Cl2
2P+5Cl2
| ||||||||
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 |
(1)仪器乙的名称为______,其中,与自来水进水管连接的接口编号是______.
(2)实验条件下可用漂白粉加浓盐酸制备Cl2反应的化学方程式为:______.
(3)碱石灰的作用是______.
(4)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间的CO2,其目的是______.
(二)提纯:
(5)粗产品中常含有POCl3、PCl5等.加入黄磷加热除去PCl5后,通过______(填实验操作名称),即可得到PCl3的纯品.
(三)分析:
测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取5.500g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL,加入过量的0.1000mol•L-1碘溶液23.00mL,充分反应后用0.1000mol•L-1 Na2S2O3溶液滴定过量的碘,消耗10.00mL Na2S2O3溶液.已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有发生其他反应,已知M(PCl3)=137.5g•mol-1.
(6)滴定终点的现象是______,根据上述数据,该产品中PCl3的质量分数为______.若滴定终点时俯视读数,则PCl3的质量分数______(偏大、偏小、或无影响).
(7)在PCl3中通入Cl2可发生如下反应:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g).温度为T时,向2L恒容密闭容器中充入1mol PCl5,反应过程中c(Cl2) 随时间变化的曲线如图2所示,下列说法正确的是______.
A.反应在0~50s的平均速率为v(Cl2)=1.6×10-3mol•L-1•s-1
B.该温度下,反应的平衡常数K=40(不考虑单位)
C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11mol•L-1,则该反应的△H>0
D.反应达平衡后,再向容器中充入1mol PCl5,该温度下再达到平衡时,0.1mol•L-1<c(Cl2)<0.2mol•L-1.
▼优质解答
答案和解析
(一)(1)仪器乙为冷凝管,用于冷凝蒸馏产物;冷凝管中通水方向为逆向,即从b通水,
故答案为:冷凝管;b;
(2)漂白粉和浓盐酸发生反应生成氯气的化学反应为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)氯气有毒,污染空气,碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度,
故答案为:碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度;
(4)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;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,
故答案为:排净装置中的空气,防止空气中的水分和氧气与PCl3反应;
(二)(5)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,故答为:蒸馏;
(三)(6)滴定结束前溶液为蓝色,滴定结束是碘单质消失,溶液变成无色,所以滴定终点现象为:锥形瓶中滴入最后一滴Na2S2O3溶液时溶液由蓝色变成无色,且半分钟不褪色;0.1000mol•L-1碘溶液23.00mL中含有碘单质的物质的量为:0.1000mol•L-1×0.023L=0.0023mol,根据反应I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知,与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为:0.0023mol-0.1000mol•L-1×0.01L×
=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的物质的量为:n(H3PO3)=n(I2)=0.0018mol,500mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为:0.0018mol×
=0.036mol,所以5.500g产品中含有的三氯化磷的物质的量为0.036mol,该产品中PCl3的质量分数为:
×100%≈98.0%;
若滴定终点时俯视读数,读出的标准液硫代硫酸钠溶液体积偏小,计算出的H3PO3消耗的碘单质的物质的量偏大,三氯化磷的物质的量偏大,三氯化磷的质量分数偏大,
故答案为:锥形瓶中滴入最后一滴Na2S2O3溶液时溶液由蓝色变成无色,且半分钟不褪色;98.0%;偏大;
(7)A.由图可知,0~50s 内Cl2的浓度变化量为0.08mol/L,故v(Cl2)=
=1.6×10-3mol/(L•s),故A正确;
B.由图可知,250s时达到平衡,平衡时c(Cl2)=0.1mol/L,则:
PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g)
开始(mol/L):0 0 0.5
变化(mol/L):0.1 0.1 0.1
平衡(mol/L):0.1 0.1 0.4
故该温度下平衡常数k=
=40,故B正确;
C.由B可知,平衡时c(PCl3)=0.1mol/L,保持其他条件不变,升高温度,平衡时c′(PCl3)=0.11mol/L,浓度增大,平衡向逆反应移动,故该反应正反应为放热反应,即△H<0,故C错误;
D.反应达平衡后,再向容器中充入 1mol PCl5,平衡逆正反应移动,增大压强,与原平衡相比PCl5转化率降低,故达平衡时0.1mol/L<c(Cl2)<0.2mol/L,故D正确;
故选ABD.
故答案为:冷凝管;b;
(2)漂白粉和浓盐酸发生反应生成氯气的化学反应为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)氯气有毒,污染空气,碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度,
故答案为:碱石灰吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入影响产品纯度;
(4)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;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,
故答案为:排净装置中的空气,防止空气中的水分和氧气与PCl3反应;
(二)(5)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,故答为:蒸馏;
(三)(6)滴定结束前溶液为蓝色,滴定结束是碘单质消失,溶液变成无色,所以滴定终点现象为:锥形瓶中滴入最后一滴Na2S2O3溶液时溶液由蓝色变成无色,且半分钟不褪色;0.1000mol•L-1碘溶液23.00mL中含有碘单质的物质的量为:0.1000mol•L-1×0.023L=0.0023mol,根据反应I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知,与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为:0.0023mol-0.1000mol•L-1×0.01L×
1 |
2 |
500mL |
25mL |
137.5g/mol×0.036mol |
5.05g |
若滴定终点时俯视读数,读出的标准液硫代硫酸钠溶液体积偏小,计算出的H3PO3消耗的碘单质的物质的量偏大,三氯化磷的物质的量偏大,三氯化磷的质量分数偏大,
故答案为:锥形瓶中滴入最后一滴Na2S2O3溶液时溶液由蓝色变成无色,且半分钟不褪色;98.0%;偏大;
(7)A.由图可知,0~50s 内Cl2的浓度变化量为0.08mol/L,故v(Cl2)=
0.08mol/L |
50s |
B.由图可知,250s时达到平衡,平衡时c(Cl2)=0.1mol/L,则:
PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g)
开始(mol/L):0 0 0.5
变化(mol/L):0.1 0.1 0.1
平衡(mol/L):0.1 0.1 0.4
故该温度下平衡常数k=
0.4 |
0.1×0.1 |
C.由B可知,平衡时c(PCl3)=0.1mol/L,保持其他条件不变,升高温度,平衡时c′(PCl3)=0.11mol/L,浓度增大,平衡向逆反应移动,故该反应正反应为放热反应,即△H<0,故C错误;
D.反应达平衡后,再向容器中充入 1mol PCl5,平衡逆正反应移动,增大压强,与原平衡相比PCl5转化率降低,故达平衡时0.1mol/L<c(Cl2)<0.2mol/L,故D正确;
故选ABD.
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