Question

19．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种重要的有机合成试剂，SO₂Cl₂的熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，遇水能发生剧烈的水解反应，产物之一为氯化氢气体．实验室可利用SO₂与氯气反应制取少量的SO₂Cl₂．装置如图（有些支持装置省略了）所示．

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价是+6．
（2）仪器E的名称是分液漏斗，由B的使用可知SO₂与氯气之间的反应属于放（填“放”或“吸”）热反应，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
（3）试剂X、Y的组合最好是c．（填字母）
a.18.4mol/LH₂SO₄+Cu    b.4mol/LHNO₃+Na₂SO₄   c.60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）戊是贮氯气装置，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离子方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
（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4.2g，则磺酰氯（相对分子质量：135）的产率为77.8%（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）SO₂Cl₂遇水能发生剧烈的水解反应，产物之一为氯化氢气体，另外生成物质为硫酸，可知硫元素化合价；
（2）由仪器结构特征可知，仪器E为分液漏斗；SO₂Cl₂沸点低、易挥发，B为冷凝管，使挥发的产物SO₂Cl₂冷凝回流，说明SO₂与氯气之间的反应属于放热反应；
（3）甲装置制备二氧化硫，Cu与浓硫酸反应需要加热，稀硝酸与硫酸钠不反应；
（4）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；潮湿的氯气和二氧化硫反应生成HCl与硫酸；
（5）分离沸点不同的液体可以用蒸馏的方法；计算氯气物质的量，再计算磺酰氯的理论产量，进而计算其产率．

解答 解：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）SO₂Cl₂遇水能发生剧烈的水解反应，产物之一为氯化氢气体，另外生成物质为硫酸，可知硫元素化合价+6价，故答案为：+6；
（2）由仪器结构特征可知，仪器E为分液漏斗；SO₂Cl₂沸点低、易挥发，B为冷凝管，使挥发的产物SO₂Cl₂冷凝回流，说明SO₂与氯气之间的反应属于放热反应，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，
故答案为：分液漏斗；放；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；
（3）甲装置制备二氧化硫，Cu与浓硫酸反应需要加热，稀硝酸与硫酸钠不反应，60%硫酸与亚硫酸钾不需要加热可以得到二氧化硫，
故选：c；
（4）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；潮湿的氯气和二氧化硫反应生成HCl与硫酸，反应离子方程式为：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案为：饱和食盐水；SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
（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$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，故理论上可得到0.04molSO₂Cl₂，即为0.04×135g=5.4g，所以SO₂Cl₂的产为$\frac{4.2g}{5.4g}$×100%=77.8%，
故答案为：蒸馏；77.8%．

点评 本题考查实验制备方案，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．