Question

19．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种重要的有机合成试剂，实验室可利用SO₂与Cl₂反应制取少量的SO₂Cl₂，装置如图（有些夹持装置省略）所示．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，并产生白雾．
（1）仪器B的名称是球形冷凝管，由它的使用可知SO₂与Cl₂反应的△H＜0（填“＞”或“＜”），仪器C的作用是吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空气中的水蒸气进入C，防止污染环境及磺酰氯水解．
（2）仪器组装完毕后，检验甲装置气密性的操作是塞好恒压漏斗上方的塞子，将蒸馏烧瓶的导气管进入水中，酒精灯微热，导管口有气泡产生，停止加热，导管口有一段液柱产生，则装置的气密性良好，表明装置气密性良好．
（3）试剂X、Y的组合最好是c．
a.18.4mol/L H₂SO₄+Cu   b.4mol/L HNO₃+Na₂SO₃  c.60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）戊是贮气装置，则E中的试剂是饱和食盐水；若缺少装置乙和丁，潮湿的氯气和二氧化硫之间发生反应的化学方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（5）反应结束后，将丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏．若反应中消耗的氯气的体积为896mL（已转化为标准状况，SO₂足量），最后得到纯净的磺酰氯3.3g，则磺酰氯的产率为61.1%（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 由（4）戊是贮氯气装置，可知甲装置制备二氧化硫，二氧化硫与氯气在丙中反应生成SO₂Cl₂，丙中活性炭可能起催化剂作用，SO₂Cl₂遇水发生剧烈的水解反应，乙为干燥二氧化硫，E中盛放溶液加入戊中排出装置内氯气，可以是饱和食盐水，降低氯气溶解度，丁干燥氯气，SO₂Cl₂沸点低、易挥发，B为冷凝管，使挥发的产物SO₂Cl₂冷凝回流，碱石灰吸收为反应的二氧化硫、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）根据装置图可知，仪器B的名称为球形冷凝管，作用是冷凝回流而反应又没有加热，据此判断SO₂与氯气间的反应的热效应，由于会有一部分Cl₂、SO₂通过冷凝管逸出，故C中应使用碱性试剂，又因SO₂Cl₂遇水易水解，故碱石灰是用于吸收氯气、SO₂并防止空气中的水蒸气进入B中；
（2）可以利用甲装置中空气热胀冷缩产生压强差的原理来检验气密性；
（3）甲是制备SO₂的装置，铜与浓硫酸反应需要加热，硝酸能氧化SO₂，据此答题；
（4）因氯水不溶于饱和食盐水，故E中的试剂是饱和食盐水．氯气在水存在的条件下可将SO₂氧化成硫酸，自身被还原为HCl．
（5）分离沸点不同的液体可以用蒸馏的方法，标准状况下，896mlCl₂为0.04mol，故理论上可得到0.04molSO₂Cl₂，由此可求出产率．

解答 解：（1）根据装置图可知，仪器B的名称为球形冷凝管，因蛇形冷凝管的作用是冷凝回流而反应又没有加热，故SO₂与氯气间的反应为放热反应，由于会有一部分Cl₂、SO₂通过冷凝管逸出，故C中应使用碱性试剂，又因SO₂Cl₂遇水易水解，故碱石灰是用于吸收氯气、SO₂并防止空气中的水蒸气进入B中，
故答案为：球形冷凝管；＜；吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空气中的水蒸气进入C，防止污染环境及磺酰氯水解；
（2）检验甲装置气密性的方法是：塞好恒压漏斗上方的塞子，将蒸馏烧瓶的导气管进入水中，酒精灯微热，导管口有气泡产生，停止加热，导管口有一段液柱产生，则装置的气密性良好，
故答案为：塞好恒压漏斗上方的塞子，将蒸馏烧瓶的导气管进入水中，酒精灯微热，导管口有气泡产生，停止加热，导管口有一段液柱产生，则装置的气密性良好；
（3）甲是制备SO₂的装置，铜与浓硫酸反应需要加热，硝酸能氧化SO₂，所以用c.60% H₂SO₄+K₂SO₃来制备SO₂，故选c；
（4）因氯水不溶于饱和食盐水，故E中的试剂是饱和食盐水，氯气在水存在的条件下可将SO₂氧化成硫酸，自身被还原为HCl，反应的方程式为SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，
故答案为：饱和食盐水；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（5）分离沸点不同的液体可以用蒸馏的方法，所以丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏，标准状况下，896mlCl₂为0.04mol，故理论上可得到0.04molSO₂Cl₂，即为0.04×135g=5.4g，所以SO₂Cl₂的产为$\frac{3.3g}{5.4g}$×100%=61.1%，故答案为：蒸馏；61.1%．

点评 本题考查实验制备方案，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，涉及对反应原理、装置及操作的分析评价、对仪器的识别、物质的分离提纯等，注意对物质性质信息的应用，难度中等．