Question

5．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	/	/

（1）若用浓盐酸与高锰酸钾为原料制取Cl₂，则反应的离子方程式为2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-═2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（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℃D．沸水浴
（4）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．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；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X g、Y g．计算SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂反应中，SO₂的转化率为（用含X、Y的代数式表示）$\frac{x}{x+y}$×100%．

Answer 1

分析 （1）浓盐酸与高锰酸钾发生反应生成MnCl₂、KCl、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）SO₂Cl₂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；
无色溶液W为HCl、H₂SO₄混合溶液，除含少量OH^-外，还含有Cl^-、SO₄^2-，W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）浓盐酸与高锰酸钾发生反应生成MnCl₂、KCl、Cl₂、H₂O，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（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，故选择冰水浴，
故答案为：A；
（4）SO₂Cl₂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，W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$\frac{\frac{X}{233}}{\frac{X}{233}+\frac{Y}{233}}$×100%=$\frac{x}{x+y}$×100%，
故答案为：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，$\frac{x}{x+y}$×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．