题目内容
2.某学习小组依据反应:SO2(g)+Cl2(g)?SO2Cl2(g)△H<0,设计制备磺酰氯(SO2Cl2)的装置如图,有关信息如表所示.SO2Cl2 | Cl2 | SO2 | |
熔点/℃ | -54.1 | -101 | -72.4 |
沸点/℃ | 69.1 | -34.6 | -10 |
性质 | 遇水发生 剧烈水解 |
(2)B仪器的作用是使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流.
(3)为了便于混合物的分离且提高反应物的转化率,A装置的反应条件最好选择a.
a.冰水浴 b.常温 c.加热至69.1℃
(4)如果通入的Cl2或SO2含有水蒸气,氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl.
(5)实验时先通入干燥的Cl2将A装置中的空气赶走,再缓慢通入干燥的SO2,即发生反应.充分反应后,继续通入Cl2使装置中的SO2进入烧杯中被吸收.分离产物后,向获得的SO2Cl2中加水,出现白雾,振荡、静置得到无色溶液W.
①经分析SO2Cl2与H2O反应属于非氧化还原反应,写出该反应的化学方程式SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl.
②无色溶液W中的阴离子除含少量OH-外,还含有其它两种阴离子,检验溶液W中这两种阴离子方法是取少量W溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-.
③反应完成后,在W溶液、烧杯中分别滴加过量的BaCl2溶液,均出现白色沉淀,此沉淀不溶于稀盐酸,经过滤、洗涤、干燥,称量得到的固体质量分别为Xg、Yg.计算SO2+Cl2?SO2Cl2反应中,SO2的转化率(用含X、Y的代数式表示).
分析 (1)浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成MnCl2、Cl2、H2O;
(2)仪器B为冷凝管,起冷凝回流作用;
(3)正反应为放热反应,降低温度有利于SO2Cl2的生成,控制温度使SO2Cl2为液态,与未反应是氯气、二氧化硫分离;
(4)如果Cl2或SO2含有水蒸气,氯气和二氧化硫、水反应生成HCl与硫酸;
(5)①SO2Cl2遇水发生剧烈水解,且产生白雾,白雾是水解生成HCl与空气中水蒸气结合所致,则-SO2-基团结合2个-OH生成H2SO4;
②无色溶液W为HCl、H2SO4混合溶液,除含少量OH-外,还含有Cl-、SO42-,先用Ba(NO3)2溶液检验SO42-,过滤后,滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液检验有Cl-;
③W溶液中得到白色沉淀,是SO2Cl2水解生成H2SO4与BaCl2溶液反应生成的BaSO4,烧杯中白色沉淀是未反应的二氧化硫转化为硫酸钠,硫酸钠与BaCl2溶液反应生成的BaSO4,根据S元素守恒计算参加反应的二氧化硫物质的量、通入的二氧化硫总物质的量,进而计算SO2的转化率.
解答 解:(1)浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成MnCl2、Cl2、H2O,反应方程式为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)SO2Cl2沸点低、易挥发,仪器B为冷凝管,使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流,
故答案为:使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流;
(3)正反应为放热反应,降低温度有利于SO2Cl2的生成,控制温度使SO2Cl2为液态,与未反应是氯气、二氧化硫分离,故选择冷水浴,
故答案为:a;
(4)如果Cl2或SO2含有水蒸气,氯气和二氧化硫、水反应生成HCl与硫酸,反应方程式为:SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,
故答案为:SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl;
(5)①SO2Cl2遇水发生剧烈水解,且产生白雾,白雾是水解生成HCl与空气中水蒸气结合所致,则-SO2-基团结合2个-OH生成H2SO4,反应方程式为:SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,
故答案为:SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl;
②无色溶液W为HCl、H2SO4混合溶液,除含少量OH-外,还含有Cl-、SO42-,检验二者的方法为:取少量W溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-,
故答案为:取少量W溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-;
③W溶液中得到白色沉淀,是SO2Cl2水解生成H2SO4与BaCl2溶液反应生成的BaSO4,其物质的量为$\frac{X}{233}$mol,根据S元素守恒,参加反应的二氧化硫物质的量为$\frac{X}{233}$mol,
烧杯中白色沉淀是未反应的二氧化硫转化为硫酸钠,硫酸钠与BaCl2溶液反应生成的BaSO4,其物质的量为$\frac{Y}{233}$mol,故通入的二氧化硫总物质的量($\frac{X}{233}$+$\frac{Y}{233}$)mol,
则SO2的转化率为[$\frac{Y}{233}$mol÷($\frac{X}{233}$+$\frac{Y}{233}$)mol]×100%=$\frac{X}{X+Y}$×100%,
答:二氧化硫的转化率为$\frac{X}{X+Y}$×100%.
点评 本题考查制备实验方案,涉及化学方程式书写、对装置与操作的分析评价、离子检验、化学计算等,明确原理是解题关键,需要学生具备扎实的基础,难度中等.
(1)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备.工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl═SiH4+4NH3+2MgCl2.
(2)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键 | C-C | C-H | C-O | Si-Si | Si-H | Si-O |
键能 (kJ•mol-1) | 356 | 413 | 336 | 226 | 318 | 452 |
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键.
(3)在硅酸盐中,SiO${\;}_{4}^{4-}$四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式.图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si与O的原子数之比为1:3.
A. | NaOH 溶液、浓H2SO4 | B. | 溴的四氯化碳溶液、浓H2SO4 | ||
C. | 乙醇、浓H2SO4 | D. | 酸性高锰酸钾溶液、浓H2SO4 |
A. | 用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙醋中的乙酸和乙醇 | |
B. | 用加人NaOH 溶液、分液的方法来分离甲苯和苯酚的混合液 | |
C. | 用渗析的方法对蛋白质胶体进行提纯,以净化蛋白质胶体 | |
D. | 用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷中的乙烯 |
A. | 明矾可用作净水剂 | B. | 甲醛可用作食品防腐剂 | ||
C. | 氢氧化钠可用来治疗胃酸过多 | D. | 铝制容器可长期存放酸性食物 |