题目内容
【题目】实验室利用SO2与Cl2在活性炭的催化下制取一种重要的有机合成试剂磺酰氯（SO2Cl2）。所用的反应装置如下图所示（部分夹持装置省略）。
已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，遇水能发生剧烈的水解反应，遇潮湿空气会产生白雾。现拟用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取磺酰氯：Cl2(g)+SO2(g)
SO2Cl2(l)，实验装置如图所示。
（1）化合物SO2Cl2中S元素的化合价为__________。
（2）仪器c的名称是_________，c中通入冷水的作用是___________
（3）由仪器c的使用可知SO2与Cl2的反应ΔH____0（填“<”或“>”），仪器d 的作用是____。
（4）采用上述部分装置获得干燥的原料气Cl2与SO2。装置e中所盛放的溶液为______（填溶液的名称）。
（5）SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应，会产生白雾，则SO2Cl2发生水解反应的化学方程式为_______。
（6）反应结束后，将仪器b里的混合物分离的方法是______,
若反应中消耗氯气的体积为1.12L（已转化为标准状况，SO2足量），最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g，则磺酰氯的产率为___（保留三位有效数字）。
（7）为提高本实验中磺酰氯的产率，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若三颈瓶发烫，可适当降温 ④加热三颈瓶
【答案】+6 球形冷凝管 冷凝回流SO2Cl2 ＜ 防止空气中的水蒸气进入装置b中，同时吸收未反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气 饱和食盐水 SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 过滤 76.0% ①②③
【解析】
左边装置为二氧化硫制备装置，右边装置为氯气储存装置，二氧化硫与氯气在三颈烧瓶中反应生成SO2Cl2，三颈烧瓶中活性炭起催化剂作用，SO2Cl2遇水发生剧烈的水解反应，左边洗气瓶为二氧化硫的干燥装置，e中盛有饱和食盐水，目的是降低氯气溶解度便于氯气进入三颈烧瓶中，右边洗气瓶为氯气的干燥装置，SO2Cl2沸点低、易挥发，c为球形冷凝管，能使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流，干燥管d中盛有碱石灰，能吸收未反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气，并吸收空气中的水蒸气，防止进入c中导致磺酰氯水解。
（1）SO2Cl2中O元素的化合价为-2价，Cl元素的化合价为-1价，由化合价代数和为零可知，化合物SO2Cl2中S元素的化合价为+6价，故答案为：+6；
（2）由题给信息可知SO2Cl2沸点低、易挥发，c为球形冷凝管，通入冷水降低温度，使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流，故答案为：球形冷凝管；冷凝回流SO2Cl2；
（3）因球形冷凝管的作用是冷凝回流SO2Cl2，该反应没有加热装置，说明SO2与氯气间的反应为放热反应，放出的热量使反应温度升高，SO2Cl2受热挥发；仪器d为干燥管，干燥管中盛有的碱石灰能吸收未反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气，并吸收空气中的水蒸气，防止进入c中导致磺酰氯水解，故答案为：＜；防止空气中的水蒸气进入装置b中，同时吸收未反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气；
（4）装置e中所盛放的溶液为饱和食盐水，目的是降低氯气溶解度便于氯气排出进入三颈烧瓶中，故答案为：饱和食盐水；
（5）SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应产生白雾，即生成硫酸和盐酸，反应的化学方程式为SO2Cl2+2H2O
=H2SO4+2HCl，故答案为：SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；
（6）分离固液混合物应该用过滤的方法，所以b中分离SO2Cl2和活性炭的实验操作是过滤；标准状况下，1.12L Cl2为0.05mol，故理论上可得到0.05molSO2Cl2，即为0.05×135g=6.75g，所以SO2Cl2的产率为
×100%=76.0%，故答案为：过滤；76.0%；
(7)为提高本实验中磺酰氯的产率，应减少SO2Cl2受热挥发的量，使SO2、Cl2充分反应，可采取先通冷凝水再通气；控制气流速率，宜慢不宜快；若三颈瓶发烫应适当降温等措施，故答案为：①②③。
【题目】碳及其化合物在能源、材料等方面具有广泛的用途。回答下列问题：
（1）碳酸和草酸（H2C2O4）均为二元弱酸，其电离均为分步电离，二者的电离常数如下表：
H2CO3 | H2C2O4 | |
K1 | 4.2×107 | 5.4×102 |
K2 | 5.6×1011 | 5.4×105 |
①向碳酸钠溶液中滴加少量草酸溶液所发生反应的离子方程式为_____________。
②浓度均为0.1 mol·L1的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、Na2C2O4溶液、NaHC2O4溶液，其溶液中H+浓度分别记作c1、c2、c3、c4。则四种溶液中H+浓度由大到小的顺序为________________。
（2）常温时，C和CO的标准燃烧热分别为394.0 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1，该条件下C转化为CO的热化学方程式为____________________。
（3）氢气和一氧化碳在一定条件下可合成甲醇，反应如下：2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g) ΔH=Q kJ·mol1
①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如下表：
温度/℃ | 250 | 300 | 350 |
K/L2·mol2 | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由此可判断Q______(选填“ >”或“<”)0。
②一定温度下，将6 mol H2和2 mol CO充入体积为2 L的密闭容器中，10 min反应达到平衡状态，此时测得c(CO)=0.2 mol·L1，该温度下的平衡常数K=____，0~10 min内反应速率v(CH3OH)=______。
③在两个密闭容器中分别都充入20 mol H2和10 mol CO，测得一氧化碳的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如图所示：
若A点对应容器的容积为20 L，则B点对应容器的容积为____L。
