Question

15．磺酰氯（ SO₂Cl₂）是一種有機(jī)氯化劑和鋰電池正極活性物質(zhì)．工業(yè)上制各磺酰氯的反應(yīng)為：S0₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H=-97.3kJ•mol^-1
（1）SO₂Cl₂中S的化合價(jià)是+6．
（2）恒溫時(shí)，將SO₂與Cl₂各0．l mol充入體積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器體積變化如圖曲線I所示．
①平衡時(shí)c（ SO₂Cl₂）=0.01mol/L．
②僅改變某一條件，就能使容器體積變化為曲線II，這個(gè)條件是使用催化劑，當(dāng)反應(yīng)至M點(diǎn)時(shí)放出的熱量為3.892kJ．
③不能（填“能”、“不能”）僅改變某一條件，使平衡常數(shù)K和反應(yīng)速率v（正）都增大，理由是正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，要使K增大只能降溫，而降低溫度反應(yīng)速率減�。�
（3）測(cè)定磺酰氯純度：稱取0.3000g磺酰氯試樣溶于28.00mL l.000mol/L NaOH溶液中，充分反應(yīng)后，用1.000mol/L  HCl返滴定至終點(diǎn)，耗用鹽酸20.16mL．（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）
①磺酰氯能發(fā)生劇烈水解反應(yīng)生成兩種強(qiáng)酸，化學(xué)方程式為SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
②該試樣純度為88.20%．
（4）Li-SO₂Cl₂新型電池的總反應(yīng)為2Li+SO₂Cl₂═2LiCl+SO₂，則正極反應(yīng)為SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）SO₂Cl₂中Cl為-1價(jià)，O為-2價(jià)，化合物中正負(fù)化合價(jià)的倒數(shù)和為0；
（2）由圖可知，5V氣體達(dá)到平衡時(shí)變化為4L，體積之比等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)物質(zhì)的量為0.2mol×$\frac{4}{5}$=0.16mol，
        SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）
開始  0.1                0.1               0
轉(zhuǎn)化   x                   x               x
平衡 0.1-x              0.1-x             x
則0.1-x+0.1-x+x=0.16mol，解得x=0.04mol，
①結(jié)合c=$\frac{n}{V}$計(jì)算；
②I與II始終態(tài)的量相同，II中反應(yīng)速率快；物質(zhì)的量與熱量成正比；
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，K只與溫度有關(guān)；
（3）①SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，根據(jù)水解原理可知為H-與Cl-結(jié)合生成HCl，-SO₂-基團(tuán)結(jié)合2個(gè)-OH生成H₂SO₄；
②結(jié)合SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl、H⁺+OH^-=H₂O計(jì)算；
（4）正極是SO₂Cl₂中+6價(jià)的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫．

解答 解：（1）SO₂Cl₂中Cl為-1價(jià)，O為-2價(jià)，化合物中正負(fù)化合價(jià)的倒數(shù)和為0，則S元素的化合價(jià)為0-（-1）×2-（-2）×2=+6，故答案為：+6；
（2）由圖可知，5V氣體達(dá)到平衡時(shí)變化為4L，體積之比等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)物質(zhì)的量為0.2mol×$\frac{4}{5}$=0.16mol，
        SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）
開始  0.1                0.1               0
轉(zhuǎn)化   x                   x               x
平衡 0.1-x              0.1-x             x
則0.1-x+0.1-x+x=0.16mol，解得x=0.04mol，
①平衡時(shí)c（ SO₂Cl₂）=$\frac{0.04mol}{4L}$=0.01mol/L，故答案為：0.01mol/L；
②I與II始終態(tài)的量相同，II中反應(yīng)速率快，改變條件為使用催化劑；物質(zhì)的量與熱量成正比，則當(dāng)反應(yīng)至M點(diǎn)時(shí)放出的熱量為0.04mol×97.3kJ/mol=3.892kJ，
故答案為：使用催化劑；3.892kJ；
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，K只與溫度有關(guān)，則不能僅改變某一條件，使平衡常數(shù)K和反應(yīng)速率v（正）都增大，降低溫度時(shí)反應(yīng)速率減小、K增大，
故答案為：不能；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，要使K增大只能降溫，而降低溫度反應(yīng)速率減小；
（3）①SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，生成HCl和H₂SO₄，反應(yīng)方程式為SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
②反應(yīng)后，用1.000mol/L  HCl返滴定至終點(diǎn)，耗用鹽酸20.16mL，則中和的NaOH為0.02016L×1.000mol/L=0.02016mol，則中和磺酰氯需要的NaOH為0.028L×l.000mol/L-0.02016mol=0.00784mol，由SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl可知n（SO₂Cl₂）=$\frac{0.00784mol}{4}$=0.00196mol，其質(zhì)量為0.00196mol×135g/mol=0.2642g，該試樣純度為$\frac{0.2642g}{0.3g}$×100%=88.20%，故答案為：88.20%；
（4）正極是SO₂Cl₂中+6價(jià)的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)，可知電極反應(yīng)式為SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑，故答案為：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D中體積變化與物質(zhì)的量的變化的關(guān)系、平衡三段法計(jì)算、平衡移動(dòng)、物質(zhì)含量測(cè)定計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．