Question

10．磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣是目前常見的熏蒸殺蟲劑，都能與水或酸反應產生有毒氣體膦（PH₃），PH₃具有較強的還原性，能在空氣中自燃．衛生安全標準規定，糧食中磷化物（以PH₃計）含量≤0.05mg/kg．某化學興趣小組的同學通過下列方法對糧食中殘留磷化物含量進行研究：
【操作流程】安裝吸收裝置→PH₃的產生與吸收→轉移KMnO₄吸收溶液→亞硫酸標準溶液滴定
【實驗裝置】

C中盛有200g原糧；D、E、F 各盛裝1.00mL濃度為1.00×10^-3mol/L的KMnO₄溶液（H₂SO₄酸化）．
請回答下列有關問題：
（1）儀器G的名稱是分液漏斗，以磷化鋁為例，寫出磷化鋁與水反應的化學方程式AlP+3H₂O=Al（OH）₃↓+PH₃↑．
（2）檢查C裝置氣密性的方法是：用止水夾夾緊C裝置左右兩端的橡皮管，
取下上口活塞，漏斗中加入水，打開下口旋塞，觀察到水開始下滴一段時間后，不再連續下滴，表明裝置氣密性良好．
（3）實驗過程中，用抽氣泵反復抽氣的目的是保證生成的PH₃全部被酸性KMnO₄溶液吸收．
（4）A中盛裝KMnO₄溶液是為除去空氣中可能含有的還原（填“還原”或“氧化”）性氣體； B中盛裝新制FeSO₄溶液的作用是除去空氣中的O₂；
（5）已知D、E、F中發生同一反應，實驗中PH₃被氧化成磷酸，寫出所發生的化學反應方程式：5PH₃+8KMnO₄+12H₂SO₄=5H₃PO₄+8MnSO₄+4K₂SO₄+12H₂O；收集裝置D、E、F所得吸收液，并洗滌D、E、F，將吸收液、洗滌液一并置于錐形瓶中，加水稀釋至25mL，用濃度為5×10^-4mol/LNa₂SO₃標準溶液滴定剩余的KMnO₄溶液，消耗Na₂SO₃標準溶液11.00mL，則該原糧中磷化物（以PH₃計）的含量為0.085mg/kg．

Answer 1

分析 磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣是我國目前最常見的熏蒸殺蟲劑，都能與水或酸反應產生有毒氣體膦（PH₃），PH₃具有較強的還原性，可用KMnO₄和Na₂SO₃測定糧食中殘留磷化物含量；安裝蒸餾吸收裝置，A、D、E、F各裝1.00mL濃度為5.00×10^-4mol/L的酸性KMnO₄溶液，B中裝堿性焦性沒食子酸（1，2，3-三羥基苯），C中裝200g原糧，高錳酸鉀溶液是強氧化劑可以吸收空氣中的還原性氣體；焦性沒食子酸先和堿反應，再和氧氣反應可以吸收氧氣；若不吸收氧氣，PH₃會在氧氣中燃燒，然后用高錳酸鉀滴定測定PH₃，然后用Na₂SO₃標準溶液滴定剩余的KMnO₄溶液，可得磷化物含量，
（1）G是分液漏斗，磷化鋁能與水或酸反應產生有毒氣體膦（PH₃），與水反應結合水的結構可知磷化鋁能與水反應生成氫氧化鋁和PH₃；
（2）依據裝置中的壓強變化分析判斷，用止水夾夾緊C裝置左右兩端的橡皮管，取下上口活塞，漏斗中加入水，觀察水流下情況分析；
（3）準確測定膦（PH₃）的含量需要全部吸收；
（4）高錳酸鉀溶液是強氧化劑可以吸收還原性氣體；堿性焦性沒食子酸溶液，焦性沒食子酸先和堿反應，再和氧氣反應可以吸收氧氣；若不吸收氧氣，PH₃會在氧氣中燃燒；
（5）依據消耗的亞硫酸鈉物質的量結合定量關系計算剩余高錳酸鉀，計算吸收PH₃需要的高錳酸鉀物質的量，進一步計算PH₃物質的量，得到PH₃含量．

解答 解：（1）儀器G的名稱是分液漏斗，依據題干信息，磷化鋁和水反應，水解生成PH₃和氫氧化鋁，反應的化學方程式為：AlP+3H₂O=Al（OH）₃↓+PH₃↑，
 故答案為：分液漏斗；AlP+3H₂O=Al（OH）₃↓+PH₃↑；
（2）利用裝置特征，結合氣體壓強變化，用止水夾夾緊C裝置，用止水夾夾緊C裝置左右兩端的橡皮管，取下上口活塞，漏斗中加入水，打開下口旋塞，觀察到水開始下滴一段時間后，不再連續下滴，證明氣密性完好；
故答案為：左右兩端的橡皮管；水開始下滴一段時間后，不再連續下滴；
（3）準確測定PH₃的含量，需要用高錳酸鉀溶液全部吸收，避免產生較大誤差，所以抽氣泵是保證PH₃全部被吸收的措施；
故答案為：保證生成的PH₃全部被酸性KMnO₄溶液吸收；
（4）依據裝置圖中裝置中的試劑選擇分析判斷，高錳酸鉀溶液是強氧化劑可以吸收空氣中的還原性氣體；焦性沒食子酸先和堿反應，再和氧氣反應可以吸收氧氣；若不吸收氧氣，PH₃會在氧氣中燃燒，用滴定方法測定的PH₃減小，結果偏低；
故答案為：還原；除去空氣中的O₂； 
（5）加水稀釋至25mL，用濃度為5×10^-4mol/L Na₂SO₃標準溶液滴定剩余的KMnO₄溶液，消耗Na₂SO₃標準溶液11.00mL；依據滴定反應：2KMnO₄+5Na₂SO₃+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+5Na₂SO₄+3H₂O；2KMnO₄～5Na₂SO₃；未反應的高錳酸鉀物質的量=0.0110L×5×10^-4mol/L×$\frac{2}{5}$=2.2×10^-6mol；與PH₃反應的高錳酸鉀物質的量=1.00×10^-3mol/L×0.0030L-2.2×10^-6mol=8.0×10^-7mol；根據反應 5PH₃+8KMnO₄+12H₂SO₄=5H₃PO₄+8MnSO₄+4K₂SO₄+12H₂O；得到定量關系為：5PH₃～8KMnO₄；計算得到PH₃物質的量=8.0×10^-7mol×$\frac{5}{8}$=5.0×10^-7mol；則PH₃的質量分數=$\frac{5.0×1{0}^{-7}mol×34g/mol}{0.2kg}$=0.085g/kg；
故答案為：5PH₃+8KMnO₄+12H₂SO₄=5H₃PO₄+8MnSO₄+4K₂SO₄+12H₂O；0.085．

點評 本題以糧食中殘留磷化氫的定量測定為命題背景，考查元素化合物知識氧化還原反應滴定及相關計算，綜合考查了水解方程式的書寫、非常規裝置氣密性的檢驗方法、實驗原理的理解和定量測定的有關計算和誤差分析等，題目難度中等．