Question

2．某學習小組依據(jù)反應：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，設(shè)計制備磺酰氯（SO₂Cl₂）的裝置如圖，有關(guān)信息如表所示．

	SO2Cl2	Cl2	SO2
熔點/℃	-54.1	-101	-72.4
沸點/℃	69.1	-34.6	-10
性質(zhì)	遇水發(fā)生 劇烈水解

（1）若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂，反應的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）B儀器的作用是使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流．
（3）為了便于混合物的分離且提高反應物的轉(zhuǎn)化率，A裝置的反應條件最好選擇a．
a．冰水浴         b．常溫         c．加熱至69.1℃
（4）如果通入的Cl₂或SO₂含有水蒸氣，氯氣和二氧化硫可能發(fā)生反應的化學方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（5）實驗時先通入干燥的Cl₂將A裝置中的空氣趕走，再緩慢通入干燥的SO₂，即發(fā)生反應．充分反應后，繼續(xù)通入Cl₂使裝置中的SO₂進入燒杯中被吸收．分離產(chǎn)物后，向獲得的SO₂Cl₂中加水，出現(xiàn)白霧，振蕩、靜置得到無色溶液W．
①經(jīng)分析SO₂Cl₂與H₂O反應屬于非氧化還原反應，寫出該反應的化學方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
②無色溶液W中的陰離子除含少量OH^-外，還含有其它兩種陰離子，檢驗溶液W中這兩種陰離子方法是取少量W溶液于試管中，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，有不溶于稀硝酸的白色沉淀產(chǎn)生，說明溶液中含有SO₄^2-，過濾，向濾液中滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則說明溶液中有Cl^-．
③反應完成后，在W溶液、燒杯中分別滴加過量的BaCl₂溶液，均出現(xiàn)白色沉淀，此沉淀不溶于稀鹽酸，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，稱量得到的固體質(zhì)量分別為Xg、Yg．計算SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂反應中，SO₂的轉(zhuǎn)化率（用含X、Y的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下反應生成MnCl₂、Cl₂、H₂O；
（2）儀器B為冷凝管，起冷凝回流作用；
（3）正反應為放熱反應，降低溫度有利于SO₂Cl₂的生成，控制溫度使SO₂Cl₂為液態(tài)，與未反應是氯氣、二氧化硫分離；
（4）如果Cl₂或SO₂含有水蒸氣，氯氣和二氧化硫、水反應生成HCl與硫酸；
（5）①SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團結(jié)合2個-OH生成H₂SO₄；
②無色溶液W為HCl、H₂SO₄混合溶液，除含少量OH^-外，還含有Cl^-、SO₄^2-，先用Ba（NO₃）₂溶液檢驗SO₄^2-，過濾后，滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液檢驗有Cl^-；
③W溶液中得到白色沉淀，是SO₂Cl₂水解生成H₂SO₄與BaCl₂溶液反應生成的BaSO₄，燒杯中白色沉淀是未反應的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，硫酸鈉與BaCl₂溶液反應生成的BaSO₄，根據(jù)S元素守恒計算參加反應的二氧化硫物質(zhì)的量、通入的二氧化硫總物質(zhì)的量，進而計算SO₂的轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下反應生成MnCl₂、Cl₂、H₂O，反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）SO₂Cl₂沸點低、易揮發(fā)，儀器B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，
故答案為：使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流；
（3）正反應為放熱反應，降低溫度有利于SO₂Cl₂的生成，控制溫度使SO₂Cl₂為液態(tài)，與未反應是氯氣、二氧化硫分離，故選擇冷水浴，
故答案為：a；
（4）如果Cl₂或SO₂含有水蒸氣，氯氣和二氧化硫、水反應生成HCl與硫酸，反應方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，
故答案為：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（5）①SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團結(jié)合2個-OH生成H₂SO₄，反應方程式為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，
故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
②無色溶液W為HCl、H₂SO₄混合溶液，除含少量OH^-外，還含有Cl^-、SO₄^2-，檢驗二者的方法為：取少量W溶液于試管中，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，有不溶于稀硝酸的白色沉淀產(chǎn)生，說明溶液中含有SO₄^2-，過濾，向濾液中滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則說明溶液中有Cl^-，
故答案為：取少量W溶液于試管中，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，有不溶于稀硝酸的白色沉淀產(chǎn)生，說明溶液中含有SO₄^2-，過濾，向濾液中滴加HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則說明溶液中有Cl^-；
③W溶液中得到白色沉淀，是SO₂Cl₂水解生成H₂SO₄與BaCl₂溶液反應生成的BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{X}{233}$mol，根據(jù)S元素守恒，參加反應的二氧化硫物質(zhì)的量為$\frac{X}{233}$mol，
燒杯中白色沉淀是未反應的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，硫酸鈉與BaCl₂溶液反應生成的BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{Y}{233}$mol，故通入的二氧化硫總物質(zhì)的量（$\frac{X}{233}$+$\frac{Y}{233}$）mol，
則SO₂的轉(zhuǎn)化率為[$\frac{Y}{233}$mol÷（$\frac{X}{233}$+$\frac{Y}{233}$）mol]×100%=$\frac{X}{X+Y}$×100%，
答：二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為$\frac{X}{X+Y}$×100%．

點評 本題考查制備實驗方案，涉及化學方程式書寫、對裝置與操作的分析評價、離子檢驗、化學計算等，明確原理是解題關(guān)鍵，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．