Question

【題目】硫酰氯(SO2Cl2)對眼和上呼吸道黏膜有強烈的刺激性，但其在工業(yè)上有重要作用。其與硫酸的部分性質(zhì)如下表：

物質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃	其他性質(zhì)
SO2Cl2	-54.1	69.1	①遇水易水解，產(chǎn)生大量白霧，生成兩種強酸 ②易分解:SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑
H2SO4	10.4	338	強吸水性、穩(wěn)定不易分解

實驗室用干燥純凈的氯氣和過量的二氧化硫在活性炭的催化作用下合成硫酰氯，反應方程式為:SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(1)H<0，其實驗裝置如圖所示(夾持儀器已省略):

(1)儀器A的名稱為____________，冷卻水應該從______(填“a”或“b”)口進入。

(2)儀器B中盛放的藥品是__________。

(3)實驗時，裝置戊中發(fā)生反應的化學方程式為____________。

(4)若缺少裝置乙和丁，則硫酰氯會水解，硫酰氯水解的化學方程式為___________。

(5)反應一段時間后，需在丙裝置的三頸瓶外面加上冷水浴裝置，其原因是__________。

(6)實驗開始時，戊中開始加入12.25gKC1O3，假設KC1O3在過量鹽酸作用下完全轉(zhuǎn)化為Cl2，實驗結(jié)束后得到32.4g純凈的硫酰氯，則硫酰氯的產(chǎn)率為______。

(7)少量硫酰氯也可用氙磺酸(ClSO2OH)直接分解獲得，反應方程式為:2ClSO2OH=H2SO4+SO2Cl2。

①在分解產(chǎn)物中分離出硫酰氯的實驗操作名稱是_____，現(xiàn)實驗室提供的玻璃儀器有漏斗、燒杯、蒸發(fā)皿、酒精燈、接液管、錐形瓶，該分離操作中還需要補充的玻璃儀器是_____、_____、_____。

②分離出的產(chǎn)品中往往含有少量的H2SO4，請設計實驗方案檢驗產(chǎn)品中有硫酸(可選試劑:稀鹽酸、稀硝酸、BaCl2溶液、蒸餾水、紫色石蕊試液):___________________。

Answer 1

【答案】 直形冷凝管 a 堿石灰 KClO3+6HCl（濃）=KCl+3Cl2↑+3H2O SO2Cl2+H2O=H2SO4+2HCl 由于制備反應為放熱反應，反應一段時間后溫度升高，可能會導致產(chǎn)品分解或揮發(fā) 80% 蒸餾 蒸餾燒瓶 溫度計 冷凝管 取一定量產(chǎn)品加熱到100℃以上充分反應后，取少許剩余的液體加入到紫色石蕊溶液，觀察到溶液變紅，則證明含有H2SO4。（或取剩余的液體少許加入到BaCl2溶液和稀鹽酸的混合液中，產(chǎn)生白色沉淀，則證明含有H2SO4。）

【解析】二氧化硫和氯氣合成硫酰氯：丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2（l），硫酰氯會水解，儀器B中盛放的藥品是堿石灰防止空氣中的水蒸氣進入裝置，同時吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣，戊裝置：濃鹽酸和氯酸鉀反應制取氯氣，濃鹽酸易揮發(fā)，制取的氯氣中含有氯化氫，丁裝置：除去Cl2中的HCl，乙裝置：干燥二氧化硫；

（1）根據(jù)圖示判斷儀器，采用逆流的冷凝效果好，判斷冷凝管的進水口；
（2）儀器B中盛放的藥品是堿石灰防止空氣中的水蒸氣進入裝置，同時吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣；
（3）實驗時，裝置戊中氯酸鉀+5價的氯和鹽酸中-1價的氯發(fā)生氧化還原反應生成氯氣；
（4）SO2Cl2遇水生成硫酸和氯化氫，根據(jù)原子守恒書寫；
（5）丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2（l）H<0，反應放熱，受熱易分解；

（6）根據(jù)多步反應進行計算；

（7）①二者沸點相差較大，采取蒸餾法進行分離，根據(jù)蒸餾實驗的操作步驟確定需要的儀器；
②氯磺酸（ClSO3H）分解：2ClSO3H═H2SO4+SO2Cl2，設計實驗方案檢驗產(chǎn)品，需檢驗氫離子、檢驗硫酸根離子。

（1）根據(jù)圖示，儀器A的名稱是：直形冷凝管；冷凝管采用逆流時冷凝效果好，所以冷凝管中的冷卻水進口為a，正確答案為：直形冷凝管；a；
（2）丙裝置：SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2，二氧化硫、氯氣為有毒的酸性氣體，產(chǎn)物硫酰氯會水解，所以儀器B中盛放的藥品是堿性物質(zhì)堿石灰，可防止空氣中的水蒸氣進入裝置，同時吸收揮發(fā)出去的二氧化硫和氯氣，正確答案為：堿石灰；
（3）濃鹽酸和氯酸鉀發(fā)生反應生成KCl、氯氣和水，反應為：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O，正確答案：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O

（4）SO2Cl2遇水生成硫酸和氯化氫，反應的水解方程式為：SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl，正確答案為： SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl；
（5）制取SO2Cl2是放熱反應，導致反應體系的溫度升高，而SO2Cl2受熱易分解:SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑，SO2Cl2的沸點是69.1℃，受熱易揮發(fā)，所以為防止分解、揮發(fā)必需進行冷卻，正確答案：由于制備反應為放熱反應，反應一段時間后溫度升高，可能會導致產(chǎn)品分解或揮發(fā)；

（6）由反應方程式：6HCl（濃）+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O和SO2（g）+Cl2（g）=SO2Cl2得：

關(guān)系式： KClO3 ∽ 3SO2Cl2

122.5g 405g

12.25g m（SO2Cl2）

m（SO2Cl2）=40.5g，所以SO2Cl2的產(chǎn)率：32.4g/40.5g×100%=80%，正確答案：80%；

（7）①二者為互溶的液體，沸點相差較大，可采取蒸餾法進行分離；根據(jù)蒸餾實驗的操作步驟確定需要的玻璃儀器：酒精燈、蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計、接液管、錐形瓶 ，所以缺少的玻璃儀器有：蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管，正確答案：蒸餾；蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管；

②氯磺酸（ClSO3H）分解反應為：2ClSO3H=H2SO4+SO2Cl2，取產(chǎn)物在干燥條件下加熱至100℃以上完全分解，冷卻后加水稀釋；取少量溶液滴加紫色石蕊試液變紅，證明溶液呈酸性，再取少量溶液，加入BaCl2溶液和鹽酸的混合溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明含有H2SO4，或取反應后的產(chǎn)物直接加BaCl2溶液和鹽酸混合溶液，有白色沉淀，證明含有硫酸根離子，再滴加紫色石蕊試液變紅，說明含有H2SO4；正確答案為：取產(chǎn)物在干燥條件下加熱至100℃以上完全分解，冷卻后加水稀釋；取少量溶液滴加紫色石蕊試液變紅，證明溶液呈酸性，再取少量溶液，加入BaCl2溶液和鹽酸的混合溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明含有H2SO4，或取反應后的產(chǎn)物直接加BaCl2溶液和鹽酸混合溶液，有白色沉淀，證明含有硫酸根離子，再滴加紫色石蕊試液變紅，說明含有H2SO4。