Question

19．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種重要的有機合成試劑，SO₂Cl₂的熔點為-54.1℃，沸點為69.1℃，遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體．實驗室可利用SO₂與氯氣反應制取少量的SO₂Cl₂．裝置如圖（有些支持裝置省略了）所示．

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合價是+6．
（2）儀器E的名稱是分液漏斗，由B的使用可知SO₂與氯氣之間的反應屬于放（填“放”或“吸”）熱反應，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入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解
（3）試劑X、Y的組合最好是c．（填字母）
a.18.4mol/LH₂SO₄+Cu    b.4mol/LHNO₃+Na₂SO₄   c.60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）戊是貯氯氣裝置，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)生反應的離子方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
（5）反應結(jié)束后，將丙中混合物分離開的實驗操作是蒸餾．若反應中消耗的氯氣的體積為896mL（已轉(zhuǎn)化為標準狀況，SO₂ 足量），最后得到純凈的磺酰氯4.2g，則磺酰氯（相對分子質(zhì)量：135）的產(chǎn)率為77.8%（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，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，防止進入C中導致磺酰氯水解．
（1）SO₂Cl₂遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體，另外生成物質(zhì)為硫酸，可知硫元素化合價；
（2）由儀器結(jié)構(gòu)特征可知，儀器E為分液漏斗；SO₂Cl₂沸點低、易揮發(fā)，B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，說明SO₂與氯氣之間的反應屬于放熱反應；
（3）甲裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸反應需要加熱，稀硝酸與硫酸鈉不反應；
（4）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；潮濕的氯氣和二氧化硫反應生成HCl與硫酸；
（5）分離沸點不同的液體可以用蒸餾的方法；計算氯氣物質(zhì)的量，再計算磺酰氯的理論產(chǎn)量，進而計算其產(chǎn)率．

解答 解：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，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，防止進入C中導致磺酰氯水解．
（1）SO₂Cl₂遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體，另外生成物質(zhì)為硫酸，可知硫元素化合價+6價，故答案為：+6；
（2）由儀器結(jié)構(gòu)特征可知，儀器E為分液漏斗；SO₂Cl₂沸點低、易揮發(fā)，B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，說明SO₂與氯氣之間的反應屬于放熱反應，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入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解，
故答案為：分液漏斗；放；吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進入C，防止污染環(huán)境及磺酰氯水解；
（3）甲裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸反應需要加熱，稀硝酸與硫酸鈉不反應，60%硫酸與亞硫酸鉀不需要加熱可以得到二氧化硫，
故選：c；
（4）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；潮濕的氯氣和二氧化硫反應生成HCl與硫酸，反應離子方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案為：飽和食鹽水；SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
（5）分離沸點不同的液體可以用蒸餾的方法，所以丙中混合物分離開的實驗操作是蒸餾，標準狀況下，896mlCl₂為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=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$\frac{4.2g}{5.4g}$×100%=77.8%，
故答案為：蒸餾；77.8%．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及對反應原理、裝置及操作的分析評價、對儀器的識別、物質(zhì)的分離提純等，注意對物質(zhì)性質(zhì)信息的應用，難度中等．