Question

9．已知磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种有机氯化物，也是锂电池正极活性物质，SO₂Cl₂是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾．磺酰氯（SO₂Cl₂）的制备方法及装置图如图1：
SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂C1₂（g）△H＜0，

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价是+6．
（2）仪器D的名称是三颈烧瓶，仪器C的作用除了吸收氯气和二氧化硫，还具有防止外界空气中的水蒸气进入三颈烧瓶作用．
（3）戊是贮气装置，则E中的溶液是饱和的亚硫酸氢钠溶液；若缺少装置乙和丁，则产物变质，发生反应的化学方程式是SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄
（4）反应结束后，将丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏．
（5）有关该实验叙述正确的是b
a、X、Y最好的组合是铜片和浓硫酸
b、活性炭的作用是作催化剂
c、冷凝管B也可以用作蒸馏
（6）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图戌所示，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是SO₂Cl₂+2e-=2 Cl ^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 磺酰氯（SO₂Cl₂）的制备：SO₂+Cl₂?SO₂C1₂，氯气和SO₂在木炭作催化剂的作用下合成SO₂C1₂，因SO₂Cl₂是一种无色液体，极易水解生成硫酸和盐酸，遇潮湿空气会产生白雾，因此要保证参加反应的氯气和SO₂是干燥的，同时要防止空气中的水汽进入三颈瓶中，为了减小生成物的损失需要使用冷凝管冷凝回流，同时要利用碱石灰吸收SO₂和氯气的尾气防污染，反应后的液体混合物可利用蒸馏进行分离，甲装置：浓盐酸和高锰酸钾固体制备氯气，乙装置：干燥氯气，丙装置：制备磺酰氯，同时防止外界空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，丁装置：干燥装置，防止SO₂Cl₂的水解，戊装置：贮存二氧化硫气体，据此分析作答．
（1）化合物SO₂Cl₂中O元素为-2价、Cl元素为-1价，根据化合价规则计算S元素的化合价；
（2）结合常见的仪器，可命名仪器D；因SO₂Cl₂易水解，应防止水进入反应容器中；
（3）戊是储存SO₂的装置，可以通过E中滴加的溶液排出SO₂气体，因此此溶液不能溶解SO₂；装置乙和丁的装置均为干燥装置，防止SO₂Cl₂的水解；
（4）相互混溶的液体混合物可以根据沸点差异进行分离；
（5）装置甲是制备Cl₂的，催化剂可以改变反应速率，蒸馏操作应在蒸馏烧瓶中进行，冷凝管仅是冷却蒸汽的；
（6）正极是SO₂Cl₂中+6价的硫得电子发生还原反应．

解答 解：（1）化合物SO₂Cl₂中O元素为-2价、Cl元素为-1价，令S元素化合价为x，根据化合价规则x+2×（-2）-1=0，故x=6，即S元素的化合价为+6，
故答案为：+6；
（2）仪器D是三颈瓶，C中碱石灰除吸收含有氯气和二氧化硫的尾气，还可以防止水进入三颈瓶中，避免SO₂Cl₂水解，故答案为：三颈瓶；防止空气中的水进入三颈瓶；
（3）通过E中的溶液排出戊中SO₂，因此可选择饱和亚硫酸氢钠溶液；若没有乙和丁的干燥装置，会有水进入三颈瓶中，发生SO₂Cl₂的水解，反应方程式为SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄，
故答案为：饱和亚硫酸氢钠溶液；SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；
（4）可利用蒸馏操作分离相互混溶的液体混合物，故答案为：蒸馏；
（5）a、铜片和浓硫酸在加热条件下只能生成SO₂，而甲装置是制Cl₂的，应该是浓盐酸和高锰酸钾固体，故错误；
b、可选择活性炭催化SO₂和Cl₂的反应，故b正确；
c、冷凝管B只起冷凝作用，蒸馏操作应在蒸馏烧瓶内进行，故c错误；
故选b；
（6）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 本题考查化学制备实验、对装置与操作的分析评价、对信息获取及应用和电极反应式的书写等，关键是明确原理，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力，题目难度中等．