Question

19．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反應(yīng)制取少量的SO₂Cl₂，裝置如圖（有些夾持裝置省略）所示．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）儀器B的名稱(chēng)是球形冷凝管，由它的使用可知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．
（2）儀器組裝完畢后，檢驗(yàn)甲裝置氣密性的操作是塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導(dǎo)氣管進(jìn)入水中，酒精燈微熱，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管口有一段液柱產(chǎn)生，則裝置的氣密性良好，表明裝置氣密性良好．
（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）戊是貯氣裝置，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)的化學(xué)方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（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3.3g，則磺酰氯的產(chǎn)率為61.1%（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）根據(jù)裝置圖可知，儀器B的名稱(chēng)為球形冷凝管，作用是冷凝回流而反應(yīng)又沒(méi)有加熱，據(jù)此判斷SO₂與氯氣間的反應(yīng)的熱效應(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；
（2）可以利用甲裝置中空氣熱脹冷縮產(chǎn)生壓強(qiáng)差的原理來(lái)檢驗(yàn)氣密性；
（3）甲是制備SO₂的裝置，銅與濃硫酸反應(yīng)需要加熱，硝酸能氧化SO₂，據(jù)此答題；
（4）因氯水不溶于飽和食鹽水，故E中的試劑是飽和食鹽水．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．
（5）分離沸點(diǎn)不同的液體可以用蒸餾的方法，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，896mlCl₂為0.04mol，故理論上可得到0.04molSO₂Cl₂，由此可求出產(chǎn)率．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知，儀器B的名稱(chēng)為球形冷凝管，因蛇形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：球形冷凝管；＜；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；
（2）檢驗(yàn)甲裝置氣密性的方法是：塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導(dǎo)氣管進(jìn)入水中，酒精燈微熱，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管口有一段液柱產(chǎn)生，則裝置的氣密性良好，
故答案為：塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導(dǎo)氣管進(jìn)入水中，酒精燈微熱，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，導(dǎo)管口有一段液柱產(chǎn)生，則裝置的氣密性良好；
（3）甲是制備SO₂的裝置，銅與濃硫酸反應(yīng)需要加熱，硝酸能氧化SO₂，所以用c.60% H₂SO₄+K₂SO₃來(lái)制備SO₂，故選c；
（4）因氯水不溶于飽和食鹽水，故E中的試劑是飽和食鹽水，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：飽和食鹽水；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（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$\frac{3.3g}{5.4g}$×100%=61.1%，故答案為：蒸餾；61.1%．

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，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．