Question

2．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種重要的有機(jī)合成試劑，實(shí)驗(yàn)室可利用SO₂與Cl₂在活性炭作用下反應(yīng)制取少量的SO₂Cl₂，裝置如圖所示（有些夾持裝置省略）．已知SO₂Cl₂的熔點(diǎn)為-54.1℃，沸點(diǎn)為69.1℃，遇水能發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，并產(chǎn)生白霧．

（1）單獨(dú)檢驗(yàn)己裝置氣密性的方法是：關(guān)閉分液漏斗活塞，將導(dǎo)管末端插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)形成一段高于液面的穩(wěn)定水注，則氣密性好．
（2）由儀器B的使用可知SO₂與Cl₂反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”），儀器C的作用是吸收尾氣Cl₂、SO₂，防止環(huán)境污染，同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入引起磺酰氯水解．
（3）試劑X、Y的組合最好是c．
a．18.4mol/L H₂SO₄+Cu   b．4mol/L HNO₃+Na₂SO₃  c．60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將丙中產(chǎn)物分離的實(shí)驗(yàn)操作是蒸餾．
（5）分離產(chǎn)物后，向獲得的SO₂Cl₂中加入足量NaOH溶液，振蕩、靜止得到無(wú)色溶液w．
①寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：SO₂Cl₂+4OH^-=2Cl^-+SO₄^2-+2H₂O；
②檢驗(yàn)溶液w中存在Cl^-的方法是取少量w于試管中，加入足量Ba（NO₃）₂溶液，靜置，向上層清液加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，則w中存在Cl^-．
（6）SO₂Cl₂可以作為鋰離子電池的正極活性材質(zhì)，已知電池反應(yīng)為：2Li+SO₂Cl₂═2LiCl+SO₂↑．則電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為SO₂Cl₂+2e^-=SO₂↑+2Cl^-．

Answer 1

分析 甲裝置制備二氧化硫，己裝置制備氯氣，二氧化硫與氯氣在丙中反應(yīng)生成SO₂Cl₂，丙中活性炭可能起催化劑作用，SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，乙為干燥二氧化硫，戊是飽和食鹽水，降低氯氣溶解度，丁干燥氯氣，SO₂Cl₂沸點(diǎn)低、易揮發(fā)，B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，堿石灰吸收為反應(yīng)的二氧化硫、氯氣，防止污染空氣，并吸收空氣中的水蒸氣，防止進(jìn)入C中導(dǎo)致磺酰氯水解，
（1）根據(jù)裝置內(nèi)外壓強(qiáng)差形成氣泡或水柱分析；
（2）SO₂Cl₂沸點(diǎn)低、易揮發(fā)，B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，說(shuō)明SO₂與氯氣之間的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；儀器C吸收尾氣；
（3）甲裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸反應(yīng)需要加熱，稀硝酸與硫酸鈉不反應(yīng)；
（4）分離沸點(diǎn)不同的液體可以用蒸餾的方法；
（5）①SO₂Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)生成硫酸鈉和氯化鈉；
②氯離子與銀離子反應(yīng)生成不溶液硝酸的氯化銀沉淀，注意應(yīng)先加入硝酸鋇溶液，先排除硫酸根離子的干擾；
（6）Li失電子為負(fù)極，SOCl₂為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)．

解答 解：（1）檢驗(yàn)己裝置氣密性的方法是：關(guān)閉分液漏斗活塞，將導(dǎo)管末端插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)形成一段高于液面的穩(wěn)定水注，則氣密性好；
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，將導(dǎo)管末端插入水中，加熱燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)形成一段高于液面的穩(wěn)定水注，則氣密性好；
（2），因冷凝管的作用是冷凝回流而反應(yīng)又沒(méi)有加熱，故SO₂與氯氣間的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由于會(huì)有一部分Cl₂、SO₂通過(guò)冷凝管逸出，故C中應(yīng)使用堿性試劑，又因SO₂Cl₂遇水易水解，故堿石灰是用于吸收氯氣、SO₂并防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B中；
故答案為：＜；吸收尾氣Cl₂、SO₂，防止環(huán)境污染，同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入引起磺酰氯水解；
（3）甲裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸反應(yīng)需要加熱，稀硝酸與硫酸鈉不反應(yīng)，60%硫酸與亞硫酸鉀不需要加熱可以得到二氧化硫；
故答案為：c；  
（4）分離沸點(diǎn)不同的液體可以用蒸餾的方法，所以丙中混合物分離開(kāi)的實(shí)驗(yàn)操作是蒸餾；
故答案為：蒸餾；
（5）①SO₂Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)生成硫酸鈉和氯化鈉，離子方程式為：SO₂Cl₂+4OH^-=2Cl^-+SO₄^2-+2H₂O；
故答案為：SO₂Cl₂+4OH^-=2Cl^-+SO₄^2-+2H₂O；
②要檢驗(yàn)溶液中的氯離子應(yīng)排除硫酸根離子的干擾，所以：取少量該溶液于試管中，加入過(guò)量Ba（NO₃）₂溶液，靜置，向上層清液加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明溶液中有Cl^-；
故答案為：取少量w于試管中，加入足量Ba（NO₃）₂溶液，靜置，向上層清液加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，則w中存在Cl^-；
（6）Li失電子為負(fù)極，SOCl₂為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則正極電極方程式為：SO₂Cl₂+2e^-=SO₂↑+2Cl^-；
故答案為：SO₂Cl₂+2e^-=SO₂↑+2Cl^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，題目涉及對(duì)反應(yīng)原理、裝置及操作的分析評(píng)價(jià)、離子檢驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純、原電池原理等，注意對(duì)物質(zhì)性質(zhì)信息的應(yīng)用，難度中等