Question

14．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种有机氯化剂，也是锂电池正极活性物质．已知磺酰氯是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，遇水发生剧烈水解．
（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
则反应：SO₂（g）+Cl₂ （g）?SO₂Cl₂（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1（用含a、b的代数式表示）；该反应平衡常数表达式为K=$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$．
（2）某学习小组的同学依据反应：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，设计的制备磺酰氯装置如图1．

①若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl₂，其反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
②有关图1所示的装置说法正确的是bde．
a．A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和Na₂SO₃溶液
b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭作催化剂
c．B处反应管冷却水应从m接口通入
d．装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却
e．D处U形管中盛放的可能是碱石灰
③从化学平衡移动角度分析，反应管通水冷却的目的为冷凝、降温均有利于SO₂Cl₂生成．
（3）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图2所示，已知电池反应为：2Li+SO₂Cl₂=2LiCl+SO₂↑；则电池工作时，正极的电极反应式为SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 （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
根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ计算焓变；
根据平衡常数表达式为生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积书写；
（2）①根据浓盐酸与二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水书写方程式；
②a．根据饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用判断；
b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭对氯气和二氧化硫的反应起催化作用；
c．根据B处反应管冷却水应低处进高处出判断；
d．根据反应放热，则装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却有利于利平衡正向移动判断；
e．根据D处U形管中盛放的固体干燥剂判断；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反应是放热反应，所以水冷却利于SO₂Cl₂的合成；
（3）正极是SO₂Cl₂中+6价的硫得电子发生还原反应，据此书写．

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
根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H=（a-b ）kJ•mol^-1，平衡常数K=$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$，故答案为：（a-b）；$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$；
（2）①若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl₂的方程式为：MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
②a．A、E处洗气瓶，干燥吸水，二氧化硫和氯气都可以用浓硫酸干燥，而饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用，故错误；
b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭对氯气和二氧化硫的反应起催化作用，故正确；
c．B处反应管冷却水应低处进高处出，所以从n接口通入，故错误；
d．装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却，由利于平衡正向移动，提高产率，故正确；
e．D处U形管中盛放的固体干燥剂，可能是固体碱石灰，故正确；
故选：bde；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反应是放热反应，所以水冷却利于SO₂Cl₂的合成，故答案为：冷凝、降温均有利于SO₂Cl₂生成；
（3）正极是SO₂Cl₂中+6价的硫得电子发生还原反应，所以电极反应式为：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑，故答案为：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

点评 本题考查了盖斯定律和氧化还原的相关计算、化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式、平衡移动和电极反应式的书写，难度不大，盖斯定律注意利用方程式相加减的方法处理．