题目内容
【题目】磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂,主要用作氯化剂或氯磺化剂,也用于制造医药品、染料、表面活性剂等。实验室可利用SO2与Cl2反应制取少量SO2Cl2,所需装置如图所示(部分装置略):
已知:①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑。
②SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,密度为1.67g/mL。它在常温下较稳定、遇水剧烈水解,100℃以上易分解。
回答下列问题:
(1)检查装置A气密性的操作是___________。
(2)选择实验装置(A~E)并连接接口(a~h)顺序:(A-a)___________(b-B-c)___________(h-E)(装置可重复使用)。
(3)B装置中的冷凝管需连接冷凝水,它应从___________(填“m”或“n”)接入。
(4)实验完成后装置D中可能观察到的现象是___________,产生该现象的原因是___________。
(5)设计如下实验,以检验SO2Cl2产品中是否溶有杂质。
①组装仪器,检查气密性;
②添加试剂抽取8.0mL液体产品,组装仪器;
③___________,缓慢推动注射器活塞将液体产品全部推入锥形瓶中,观察到的实验现象有___________;
④充分反应后,过滤、洗涤、干燥、称量固体质量为23.3g,表明液体产品中溶有___________,其理由是___________。
【答案】连接好仪器,用止水夹夹住a处橡胶管,关闭分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋开分液漏斗开关,水滴入烧瓶的速率减慢,最终法无滴入,证明气密性良好;反之不好 f-D-g、d-C-e e -C- d m 有白色固体析出 HCl、Cl2溶于水使c(Cl- )增大,溶解平衡NaCl(s)Na +(aq) +Cl- (aq)逆向移动,析出NaCl固体 打开止水夹 气球膨胀、锥形瓶内出现白雾,溶液中有白色沉淀出现 SO2 样品中S的质量分数大于SO2Cl2中S的质量分数,必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-
【解析】
(1)装置气密性检查的关键是:形成封闭体系。操作方法为:连接好仪器,用止水夹夹住a处橡胶管,关闭分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋开分液漏斗开关,水滴入烧瓶的速率减慢,最终法无滴入,证明气密性良好;反之不好。
(2)根据实验原理SO2+Cl2 =SO2Cl2、SO2Cl2遇水剧烈水解,制取SO2Cl2必须使用干燥的SO2和Cl2反应。根据试题提供的信息,A、E装置分别是Cl2和SO2的发生装置。B装置是制取SO2Cl2的装置,故A、B之间是Cl2的净化和干燥装置,B、E之间是SO2的干燥装置,由此可选相应的装置和连接接口的方向为f-D-g、d-C-e;、e-C-d;答案:f-D-g、d-C-e;、e -C- d。
(3)冷凝水的基本方向是从下口进冷水,上口出水,保证使冷凝管中注满冷凝水。答案:m。
(4)HCl、Cl2溶于水使c(Cl- )增大,溶解平衡NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移动,析出NaCl固体。答案:有白色固体析出;HCl、Cl溶于水使c(Cl- )增大,溶解平衡NaCl(s) Na +(aq) +Cl- (aq)逆向移动,析出NaCl固体。
(5)③需打开止水夹,样品才能注入锥形瓶;因为SO2Cl2遇水剧烈水解生成H2SO4和HCl,HCl挥发形成白雾、使气球膨胀,而溶液中会产生BaSO4沉淀。答案:打开止水夹;气球膨胀、锥形瓶内出现白雾,溶液中有白色沉淀出现。
充分反应后的固体硫酸钡,经过过滤、洗涤、干燥、称量固体质量为23.3g,表明液体产品中S的质量分数=[(23.3g÷233g/mol)32g/mol]/(81.67g/mL)=32/133.6>32/135(SO2Cl2中S的质量分数);SO2中S的质量分数为50%>[(23.3g÷233g/mol)32g/mol]/(81.67g/mL),故必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-。答案:SO2;样品中S的质量分数大于SO2Cl2中S的质量分数,必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-。