题目内容
【题目】硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂,实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示:
已知:① SO2(g) + Cl2(g)SO2Cl2(l) △H = -97.3 kJ/mol;
② 硫酰氯通常条件下为无色液体,熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在潮湿空气中“发烟”;100℃以上开始分解,生成二氧化硫和氯气,长期放置也会发生分解。
回答下列问题:
(1)装置甲为储气装置,用于提供氯气,则仪器A中盛放的试剂为______________。装置丙中活性炭的作用是______________。
(2)在上图方框内画出所缺装置,并注明相关试剂的名称。
(3)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得硫酰氯与另外一种物质,该反应的化学方程式为_____________,分离产物的方法是(填字母)_________。
A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取
(4)为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有________(填序号)。
① 先通冷凝水,再通气 ② 控制气流速率,宜慢不宜快
③ 若三颈烧瓶发烫,可适当降温 ④ 加热三颈烧瓶
(5)在无活性炭存在的条件下SO2与Cl2也可发生反应,现将SO2、Cl2按照一定比例通入水中,请设计 一个简单实验验证二者是否恰好完全反应: (简要描述实验步骤、现象和结论)。
仪器自选,供选择试剂:滴加酚酞的氢氧化钠溶液、碘化钾溶液、淀粉溶液、品红溶液。
【答案】(1)饱和食盐水 催化剂 (2)(浓硫酸)
(3)2ClSO3H SO2Cl2 + H2SO4 C (4)①②③
(5)取少量反应后的溶液于试管中,滴加品红溶液振荡,若溶液褪色,则二者未恰好完全反应;若不褪色,则二者恰好完全反应。
【解析】
试题分析:(1)根据题意,装置甲为储气装置,用于提供氯气,仪器A用于将氯气由甲装置排入乙装置,,所以氯气在仪器A中盛放的试剂中溶解度要小,以减少损失,则仪器A中盛放的试剂为饱和食盐水;根据化学反应SO2(g) + Cl2(g)SO2Cl2(l),从实验装置丙中可以看出,活性炭没参加反应,只能是作催化剂。
(2)因为硫酰氯在潮湿空气中“发烟”,所以制备硫酰氯的氯气必须是干燥的,所以乙装置为干燥装置,用浓硫酸干燥氯气,所以答案为(浓硫酸)
(3)根据题意,ClSO3H→SO2Cl2,ClSO3H的系数为2,根据反应前后原子个数守恒,差2个H、1个S、4个O,即H2SO4,所以反应的化学方程式为2ClSO3H SO2Cl2 + H2SO4,SO2Cl2为液体,沸点比较低,H2SO4为液体,沸点较高,它们不分层,可以利用沸点不同进行蒸馏分离,答案选C。
(4)Cl2具有氧化性,SO2以还原性为主,SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,提高产率可以采取措施:控制气流速率,宜慢不宜块;若三颈烧瓶发烫,可适当降温;先通冷凝水,冷凝回流副产物和产品,再进行实验,答案选①②③。
(5)SO2和Cl2恰好反应生成硫酸和盐酸,若SO2或Cl2剩余,SO2和氯气均能使品红溶液褪色,所以取少量反应后的溶液于试管中,滴加品红溶液振荡,若溶液褪色,则二者未恰好完全反应;若不褪色,则二者恰好完全反应。