Question

【題目】硫酰氯(SO2Cl2)對(duì)眼和上呼吸道黏膜有強(qiáng)烈的刺激性，但其在工業(yè)上有重要作用。其與硫酸的部分性質(zhì)如下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	其他性質(zhì)
SO2Cl2	-54.1	69.1	①遇水易水解，產(chǎn)生大量白霧，生成兩種強(qiáng)酸 ②易分解:SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑
H2SO4	10.4	338	強(qiáng)吸水性、穩(wěn)定不易分解

實(shí)驗(yàn)室用干燥純凈的氯氣和過(guò)量的二氧化硫在活性炭的催化作用下合成硫酰氯，反應(yīng)方程式為:SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(1)H<0，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持儀器已省略):

(1)儀器A的名稱為____________，冷卻水應(yīng)該從______(填“a”或“b”)口進(jìn)入。

(2)儀器B中盛放的藥品是__________。

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置戊中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

(4)若缺少裝置乙和丁，則硫酰氯會(huì)水解，硫酰氯水解的化學(xué)方程式為___________。

(5)反應(yīng)一段時(shí)間后，需在丙裝置的三頸瓶外面加上冷水浴裝置，其原因是__________。

(6)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，戊中開(kāi)始加入12.25gKC1O3，假設(shè)KC1O3在過(guò)量鹽酸作用下完全轉(zhuǎn)化為Cl2，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后得到32.4g純凈的硫酰氯，則硫酰氯的產(chǎn)率為______。

(7)少量硫酰氯也可用氙磺酸(ClSO2OH)直接分解獲得，反應(yīng)方程式為:2ClSO2OH=H2SO4+SO2Cl2。

①在分解產(chǎn)物中分離出硫酰氯的實(shí)驗(yàn)操作名稱是_____，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室提供的玻璃儀器有漏斗、燒杯、蒸發(fā)皿、酒精燈、接液管、錐形瓶，該分離操作中還需要補(bǔ)充的玻璃儀器是_____、_____、_____。

②分離出的產(chǎn)品中往往含有少量的H2SO4，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)產(chǎn)品中有硫酸(可選試劑:稀鹽酸、稀硝酸、BaCl2溶液、蒸餾水、紫色石蕊試液):___________________。

Answer 1

【答案】 直形冷凝管 a 堿石灰 KClO3+6HCl（濃）=KCl+3Cl2↑+3H2O SO2Cl2+H2O=H2SO4+2HCl 由于制備反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)一段時(shí)間后溫度升高，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分解或揮發(fā) 80% 蒸餾 蒸餾燒瓶 溫度計(jì) 冷凝管 取一定量產(chǎn)品加熱到100℃以上充分反應(yīng)后，取少許剩余的液體加入到紫色石蕊溶液，觀察到溶液變紅，則證明含有H2SO4。（或取剩余的液體少許加入到BaCl2溶液和稀鹽酸的混合液中，產(chǎn)生白色沉淀，則證明含有H2SO4。）

【解析】二氧化硫和氯氣合成硫酰氯：丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2（l），硫酰氯會(huì)水解，儀器B中盛放的藥品是堿石灰防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置，同時(shí)吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣，戊裝置：濃鹽酸和氯酸鉀反應(yīng)制取氯氣，濃鹽酸易揮發(fā)，制取的氯氣中含有氯化氫，丁裝置：除去Cl2中的HCl，乙裝置：干燥二氧化硫；

（1）根據(jù)圖示判斷儀器，采用逆流的冷凝效果好，判斷冷凝管的進(jìn)水口；
（2）儀器B中盛放的藥品是堿石灰防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置，同時(shí)吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置戊中氯酸鉀+5價(jià)的氯和鹽酸中-1價(jià)的氯發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣；
（4）SO2Cl2遇水生成硫酸和氯化氫，根據(jù)原子守恒書(shū)寫；
（5）丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2（l）H<0，反應(yīng)放熱，受熱易分解；

（6）根據(jù)多步反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算；

（7）①二者沸點(diǎn)相差較大，采取蒸餾法進(jìn)行分離，根據(jù)蒸餾實(shí)驗(yàn)的操作步驟確定需要的儀器；
②氯磺酸（ClSO3H）分解：2ClSO3H═H2SO4+SO2Cl2，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)產(chǎn)品，需檢驗(yàn)氫離子、檢驗(yàn)硫酸根離子。

（1）根據(jù)圖示，儀器A的名稱是：直形冷凝管；冷凝管采用逆流時(shí)冷凝效果好，所以冷凝管中的冷卻水進(jìn)口為a，正確答案為：直形冷凝管；a；
（2）丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2，二氧化硫、氯氣為有毒的酸性氣體，產(chǎn)物硫酰氯會(huì)水解，所以儀器B中盛放的藥品是堿性物質(zhì)堿石灰，可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置，同時(shí)吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣，正確答案為：堿石灰；
（3）濃鹽酸和氯酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成KCl、氯氣和水，反應(yīng)為：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O，正確答案：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O

（4）SO2Cl2遇水生成硫酸和氯化氫，反應(yīng)的水解方程式為：SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl，正確答案為： SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl；
（5）制取SO2Cl2是放熱反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)體系的溫度升高，而SO2Cl2受熱易分解:SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑，SO2Cl2的沸點(diǎn)是69.1℃，受熱易揮發(fā)，所以為防止分解、揮發(fā)必需進(jìn)行冷卻，正確答案：由于制備反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)一段時(shí)間后溫度升高，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分解或揮發(fā)；

（6）由反應(yīng)方程式：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O和SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2得：

關(guān)系式： KClO3 ∽ 3SO2Cl2

122.5g 405g

12.25g m（SO2Cl2）

m（SO2Cl2）=40.5g，所以SO2Cl2的產(chǎn)率：32.4g/40.5g×100%=80%，正確答案：80%；

（7）①二者為互溶的液體，沸點(diǎn)相差較大，可采取蒸餾法進(jìn)行分離；根據(jù)蒸餾實(shí)驗(yàn)的操作步驟確定需要的玻璃儀器：酒精燈、蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計(jì)、接液管、錐形瓶 ，所以缺少的玻璃儀器有：蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管，正確答案：蒸餾；蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管；

②氯磺酸（ClSO3H）分解反應(yīng)為：2ClSO3H=H2SO4+SO2Cl2，取產(chǎn)物在干燥條件下加熱至100℃以上完全分解，冷卻后加水稀釋；取少量溶液滴加紫色石蕊試液變紅，證明溶液呈酸性，再取少量溶液，加入BaCl2溶液和鹽酸的混合溶液產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明含有H2SO4，或取反應(yīng)后的產(chǎn)物直接加BaCl2溶液和鹽酸混合溶液，有白色沉淀，證明含有硫酸根離子，再滴加紫色石蕊試液變紅，說(shuō)明含有H2SO4；正確答案為：取產(chǎn)物在干燥條件下加熱至100℃以上完全分解，冷卻后加水稀釋；取少量溶液滴加紫色石蕊試液變紅，證明溶液呈酸性，再取少量溶液，加入BaCl2溶液和鹽酸的混合溶液產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明含有H2SO4，或取反應(yīng)后的產(chǎn)物直接加BaCl2溶液和鹽酸混合溶液，有白色沉淀，證明含有硫酸根離子，再滴加紫色石蕊試液變紅，說(shuō)明含有H2SO4。