Question

9．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種有機(jī)氯化劑，也是鋰電池正極活性物質(zhì)．已知磺酰氯是一種無色液體，熔點(diǎn)-54.1℃，沸點(diǎn)69.1℃，遇水發(fā)生劇烈水解．

（1）已知：SO₂ （g）+Cl₂ （g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂ （g）△H=a kJ•mol^-1
SO₂Cl₂（g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ•mol^-1
則反應(yīng)：SO₂（g）+Cl₂ （g）?SO₂Cl₂（g）△H=a-bkJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（SO{\;}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$．
（2）磺酰氯可與白磷發(fā)生反應(yīng)為：P₄+10 SO₂Cl₂═4PCl₅+10SO₂↑，若生成1molSO₂，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．
（3）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)依據(jù)反應(yīng)：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，設(shè)計(jì)的制備磺酰氯裝置如題圖1．
①若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
②有關(guān)題圖1所示的裝置說法正確的是bde（不定項(xiàng)選擇）．
a．A、E處洗氣瓶中盛放的可能分別是飽和食鹽水和飽和Na₂SO₃溶液
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭作催化劑
c．B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)從m接口通入
d．裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻
e．D處U形管中盛放的可能是堿石灰
③從化學(xué)平衡移動(dòng)角度分析，反應(yīng)管通水冷卻的目的為冷凝、降溫均有利于SO₂Cl₂生成．
（4）GET公司開發(fā)的Li-SO₂Cl₂軍用電池，其示意圖如題圖2所示，已知電池反應(yīng)為：2Li+SO₂Cl₂═2LiCl+SO₂↑；則電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算分析得到，和平衡常數(shù)表達(dá)式定義書寫；
（2）由方程式可知P₄+10 SO₂Cl₂=4PCl₅+10SO₂↑，P₄～～10SO₂～～20mole^-，由此分析解答；
（3）①若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂的方程式為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
②a．A、E處洗氣瓶，干燥吸水，二氧化硫和氯氣都可以用濃硫酸干燥，而飽和食鹽水和飽和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用，故錯(cuò)誤；
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭對(duì)氯氣和二氧化硫的反應(yīng)起催化作用，故正確；
c．B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)低處進(jìn)高處出，所以從n接口通入，故錯(cuò)誤；
d．裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻，利平衡正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率，故正確；
e．D處U形管中盛放的固體干燥劑，可能是固體堿石灰，故正確；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以水冷卻利于SO₂Cl₂的合成；
（4）正極是SO₂Cl₂中+6價(jià)的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）SO₂ （g）+Cl₂ （g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂ （g）△H=a kJ•mol^-1…Ⅰ
SO₂Cl₂（g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ•mol^-1…Ⅱ
根據(jù)蓋斯定律Ⅰ-Ⅱ得：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H=（a-b ）kJ•mol^-1，平衡常數(shù)K=$\frac{c（SO{\;}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$，
故答案為：a-b；$\frac{c（SO{\;}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$；
（2）由方程式可知P₄+10 SO₂Cl₂=4PCl₅+10SO₂↑，P₄～～10SO₂～～20mole^-，所以生成1molSO₂，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，
故答案為：2；
（3）①若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂的方程式為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
②a．A、E處洗氣瓶，干燥吸水，二氧化硫和氯氣都可以用濃硫酸干燥，而飽和食鹽水和飽和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用，故錯(cuò)誤；
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭對(duì)氯氣和二氧化硫的反應(yīng)起催化作用，故正確；
c．B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)低處進(jìn)高處出，所以從n接口通入，故錯(cuò)誤；
d．裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻，利平衡正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率，故正確；
e．D處U形管中盛放的固體干燥劑，可能是固體堿石灰，故正確；
故選：bde；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以水冷卻利于SO₂Cl₂的合成，
故答案為：冷凝、降溫均有利于SO₂Cl₂生成；
（4）正極是SO₂Cl₂中+6價(jià)的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑，
故答案為：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律和氧化還原的相關(guān)計(jì)算、化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、平衡移動(dòng)和電極反應(yīng)式的書寫，難度不大，蓋斯定律注意利用方程式相加減的方法處理．