Question

19．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種重要的有機(jī)合成試劑，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)，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體．實(shí)驗(yàn)室可利用SO₂與氯氣反應(yīng)制取少量的SO₂Cl₂．裝置如圖（有些支持裝置省略了）所示．

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合價(jià)是+6．
（2）儀器E的名稱是分液漏斗，由B的使用可知SO₂與氯氣之間的反應(yīng)屬于放（填“放”或“吸”）熱反應(yīng)，儀器C的作用是吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解
（3）試劑X、Y的組合最好是c．（填字母）
a.18.4mol/LH₂SO₄+Cu    b.4mol/LHNO₃+Na₂SO₄   c.60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）戊是貯氯氣裝置，則E中的試劑是飽和食鹽水；若缺少裝置乙和丁，潮濕的氯氣和二氧化硫之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
（5）反應(yīng)結(jié)束后，將丙中混合物分離開(kāi)的實(shí)驗(yàn)操作是蒸餾．若反應(yīng)中消耗的氯氣的體積為896mL（已轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況，SO₂ 足量），最后得到純凈的磺酰氯4.2g，則磺酰氯（相對(duì)分子質(zhì)量：135）的產(chǎn)率為77.8%（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 由（4）戊是貯氯氣裝置，可知甲裝置制備二氧化硫，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，E中盛放溶液加入戊中排出裝置內(nèi)氯氣，可以是飽和食鹽水，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）SO₂Cl₂遇水能發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體，另外生成物質(zhì)為硫酸，可知硫元素化合價(jià)；
（2）由儀器結(jié)構(gòu)特征可知，儀器E為分液漏斗；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)；
（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）E中盛放溶液加入戊中排出裝置內(nèi)氯氣，可以是飽和食鹽水；潮濕的氯氣和二氧化硫反應(yīng)生成HCl與硫酸；
（5）分離沸點(diǎn)不同的液體可以用蒸餾的方法；計(jì)算氯氣物質(zhì)的量，再計(jì)算磺酰氯的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算其產(chǎn)率．

解答 解：由（4）戊是貯氯氣裝置，可知甲裝置制備二氧化硫，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，E中盛放溶液加入戊中排出裝置內(nèi)氯氣，可以是飽和食鹽水，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）SO₂Cl₂遇水能發(fā)生劇烈的水解反應(yīng)，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體，另外生成物質(zhì)為硫酸，可知硫元素化合價(jià)+6價(jià)，故答案為：+6；
（2）由儀器結(jié)構(gòu)特征可知，儀器E為分液漏斗；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的作用是：吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解，
故答案為：分液漏斗；放；吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解；
（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，
故選：c；
（4）E中盛放溶液加入戊中排出裝置內(nèi)氯氣，可以是飽和食鹽水，降低氯氣溶解度；潮濕的氯氣和二氧化硫反應(yīng)生成HCl與硫酸，反應(yīng)離子方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案為：飽和食鹽水；SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
（5）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，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，896mlCl₂為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，故理論上可得到0.04molSO₂Cl₂，即為0.04×135g=5.4g，所以SO₂Cl₂的產(chǎn)為$\frac{4.2g}{5.4g}$×100%=77.8%，
故答案為：蒸餾；77.8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，涉及對(duì)反應(yīng)原理、裝置及操作的分析評(píng)價(jià)、對(duì)儀器的識(shí)別、物質(zhì)的分離提純等，注意對(duì)物質(zhì)性質(zhì)信息的應(yīng)用，難度中等．