Question

14．硫酰氯（SO₂Cl₂）可用作有機(jī)化學(xué)的氯化劑，在藥物和染料的制取中也有重要作用．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬用干燥的氯氣和二氧化硫在活性炭催化下制取硫酰氯．SO₂（g）+Cl₂（g）═SO₂Cl₂（l）△H=-97.3kJ•mol^-1．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（部分夾持裝置未畫出）：

已知：硫酰氯通常條件下為無色液體，熔點(diǎn)-54.1℃，沸點(diǎn)69.1℃．在潮濕空氣中“發(fā)煙”；100°C以上開始分解，生成二氧化硫和氯氣，長期放置也會發(fā)生分解． 回答下列問題：
（1）盛放活性炭的儀器名稱是三頸燒瓶，丙中冷凝水的入口是a（填“a”或“b”）．如何控制反應(yīng)物比例相等觀察乙、丁導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡的速度相等．
（2）戊裝置上方分液漏斗中最好選用下列b試劑．（填字母）
a．蒸餾水      b．飽和食鹽水    c．濃氫氧化鈉溶液     d.6.0mol/L鹽酸
（3）若缺少裝置乙和丁（均盛放濃硫酸），潮濕氯氣和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式是 Cl₂+SO₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄ ．
（4）氯磺酸（ClSO₃H）加熱分解，也能制得硫酰氯：2ClSO₃H=SO₂Cl₂+H₂SO₄，分離兩種產(chǎn)物的方法是c（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
a．重結(jié)晶        b．過濾        c．蒸餾        d．萃取
（5）長期儲存的硫酰氯會發(fā)黃，可能的原因是SO₂Cl₂=SO₂+Cl₂，分解產(chǎn)生少量的氯氣溶解在其中（使用必要文字和相關(guān)方程式加以解釋）．
（6）若反應(yīng)中消耗的氯氣體積為896mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），最后經(jīng)過分離提純得到4.05g純凈的硫酰氯，則硫酰氯的產(chǎn)率為75%．為提高本實(shí)驗(yàn)中硫酰氯的產(chǎn)率，在實(shí)驗(yàn)操作中需要注意的事項(xiàng)有①②③（填序號）．
①先通冷凝水，再通氣          ②控制氣流速率，宜慢不宜快③若丙裝置發(fā)燙，可適當(dāng)降溫    ④加熱丙裝置．

Answer 1

分析 用干燥的氯氣和二氧化硫在活性炭催化下制取硫酰氯：甲由亞硫酸鈉和濃硫酸制備二氧化硫，與氯氣在活性炭催化下于丙裝置中發(fā)生反應(yīng)制備硫酰氯，乙、丁盛放濃硫酸干燥二氧化硫和氯氣，氯氣和二氧化硫不能直接排放于空氣，故用己裝置堿石灰的干燥管吸收，據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）由儀器構(gòu)造可知盛放活性炭的儀器為三頸燒瓶，冷凝水與氣體逆向冷凝效果較好，故a為入口，通過觀察乙、丁導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡的速度相等控制反應(yīng)物比例相等；
故答案為：三頸燒瓶；a；觀察乙、丁導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡的速度相等；
（2）因氯水不溶于飽和食鹽水，故E中的試劑是飽和食鹽水；
故答案為：b；
（3）若缺少裝置乙和丁（均盛放濃硫酸），潮濕氯氣和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)氯氣在水存在的條件下可將SO₂氧化成硫酸，自身被還原為HCl，反應(yīng)的方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案為：Cl₂+SO₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；
（4）二者為互溶液體，沸點(diǎn)相差較大，采取蒸餾法進(jìn)行分離；
故答案為：c；
（5）長期儲存的硫酰氯會發(fā)黃，由題可知，硫酰氯分解：SO₂Cl₂=SO₂+Cl₂，分解產(chǎn)生少量的氯氣溶解在其中；
故答案為：SO₂Cl₂=SO₂+Cl₂，分解產(chǎn)生少量的氯氣溶解在其中；
（6）消耗的氯氣體積為896mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），根據(jù)SO₂（g）+Cl₂（g）═SO₂Cl₂，則理論上生成的m（SO₂Cl₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}×135g/mol$=5.4g，硫酰氯的產(chǎn)率為$\frac{4.05}{5.4}×100%$=75%，為提高本實(shí)驗(yàn)中硫酰氯的產(chǎn)率，可以先通冷凝水，再通氣，控制氣體流速，宜慢不宜快，使其充分反應(yīng)，由于100℃以上SO₂Cl₂開始分解，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可以對三頸燒瓶進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕禍兀?br />故答案為：75%；①②③．

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