Question

【題目】實驗室利用SO2與Cl2在活性炭的催化下制取一種重要的有機合成試劑磺酰氯（SO2Cl2）。所用的反應裝置如下圖所示（部分夾持裝置省略）。

已知SO2Cl2的熔點為-54.1℃，沸點為69.1℃，遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，遇潮濕空氣會產(chǎn)生白霧。現(xiàn)擬用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取磺酰氯：Cl2(g)+SO2(g)SO2Cl2(l)，實驗裝置如圖所示。

（1）化合物SO2Cl2中S元素的化合價為__________。

（2）儀器c的名稱是_________，c中通入冷水的作用是___________

（3）由儀器c的使用可知SO2與Cl2的反應ΔH____0（填“<”或“>”），儀器d 的作用是____。

（4）采用上述部分裝置獲得干燥的原料氣Cl2與SO2。裝置e中所盛放的溶液為______（填溶液的名稱）。

（5）SO2Cl2遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，會產(chǎn)生白霧，則SO2Cl2發(fā)生水解反應的化學方程式為_______。

（6）反應結束后，將儀器b里的混合物分離的方法是______,

若反應中消耗氯氣的體積為1.12L（已轉化為標準狀況，SO2足量），最后通過蒸餾得到純凈的磺酰氯5.13g，則磺酰氯的產(chǎn)率為___（保留三位有效數(shù)字）。

（7）為提高本實驗中磺酰氯的產(chǎn)率，在實驗操作中需要注意的事項有_____(填序號)。

①先通冷凝水，再通氣 ②控制氣流速率，宜慢不宜快

③若三頸瓶發(fā)燙，可適當降溫 ④加熱三頸瓶

Answer 1

【答案】+6 球形冷凝管 冷凝回流SO2Cl2 ＜ 防止空氣中的水蒸氣進入裝置b中，同時吸收未反應的二氧化硫、氯氣，防止污染空氣 飽和食鹽水 SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 過濾 76.0% ①②③

【解析】

左邊裝置為二氧化硫制備裝置，右邊裝置為氯氣儲存裝置，二氧化硫與氯氣在三頸燒瓶中反應生成SO2Cl2，三頸燒瓶中活性炭起催化劑作用，SO2Cl2遇水發(fā)生劇烈的水解反應，左邊洗氣瓶為二氧化硫的干燥裝置，e中盛有飽和食鹽水，目的是降低氯氣溶解度便于氯氣進入三頸燒瓶中，右邊洗氣瓶為氯氣的干燥裝置，SO2Cl2沸點低、易揮發(fā)，c為球形冷凝管，能使揮發(fā)的產(chǎn)物SO2Cl2冷凝回流，干燥管d中盛有堿石灰，能吸收未反應的二氧化硫、氯氣，防止污染空氣，并吸收空氣中的水蒸氣，防止進入c中導致磺酰氯水解。

（1）SO2Cl2中O元素的化合價為-2價，Cl元素的化合價為-1價，由化合價代數(shù)和為零可知，化合物SO2Cl2中S元素的化合價為+6價，故答案為：+6；

（2）由題給信息可知SO2Cl2沸點低、易揮發(fā)，c為球形冷凝管，通入冷水降低溫度，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO2Cl2冷凝回流，故答案為：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，該反應沒有加熱裝置，說明SO2與氯氣間的反應為放熱反應，放出的熱量使反應溫度升高，SO2Cl2受熱揮發(fā)；儀器d為干燥管，干燥管中盛有的堿石灰能吸收未反應的二氧化硫、氯氣，防止污染空氣，并吸收空氣中的水蒸氣，防止進入c中導致磺酰氯水解，故答案為：＜；防止空氣中的水蒸氣進入裝置b中，同時吸收未反應的二氧化硫、氯氣，防止污染空氣；

（4）裝置e中所盛放的溶液為飽和食鹽水，目的是降低氯氣溶解度便于氯氣排出進入三頸燒瓶中，故答案為：飽和食鹽水；

（5）SO2Cl2遇水能發(fā)生劇烈的水解反應產(chǎn)生白霧，即生成硫酸和鹽酸，反應的化學方程式為SO2Cl2+2H2O

=H2SO4+2HCl，故答案為：SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；

（6）分離固液混合物應該用過濾的方法，所以b中分離SO2Cl2和活性炭的實驗操作是過濾；標準狀況下，1.12L Cl2為0.05mol，故理論上可得到0.05molSO2Cl2，即為0.05×135g=6.75g，所以SO2Cl2的產(chǎn)率為×100%=76.0%，故答案為：過濾；76.0%；

(7)為提高本實驗中磺酰氯的產(chǎn)率，應減少SO2Cl2受熱揮發(fā)的量，使SO2、Cl2充分反應，可采取先通冷凝水再通氣；控制氣流速率，宜慢不宜快；若三頸瓶發(fā)燙應適當降溫等措施，故答案為：①②③。