Question

17．已知：SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-a kJ•mol^-1
SO₂Cl₂（l）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=﹢b kJ•mol^-1
（1）則反應：SO₂（g）+Cl₂（g）+SO₂?Cl₂（l）△H=（-a-b）kJ•mol^-1（用含a、b的代數式表示）；該反應平衡常數表達式為K=$\frac{c（S{O}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）c（C{l}_{2}）}$
（2）磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種有機氯化劑，也是鋰電池正極活性物質．
某學習小組依據反應：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g），設計制備磺酰氯的裝置如圖，有關信息如表所示．

	SO2Cl2	Cl2	SO2
熔點/℃	-54.1	-101	-72.4
沸點/℃	69.1	-34.6	-10
性質	遇水發生劇烈水解	/	/

①B儀器在本實驗中的作用是冷凝SO₂Cl₂（或使揮發的產物SO₂Cl₂冷凝）；由此可見該反應為放（填“吸”或“放”）熱反應，干燥管的作用是防止水蒸氣進入A與SO₂Cl₂發生水解反應，吸收SO₂和Cl₂氣體，防止污染空氣
②若用濃鹽酸與高錳酸鉀為原料制取Cl₂，則反應的離子方程式為2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
③為了便于混合物的分離且提高反應物的轉化率，A裝置的反應條件最好選擇B；實驗結束后，將A中混合物分離開的最好方法是G．
A．常溫 B．冰水浴   C．加熱至69.1℃D．沸水浴
E．過濾          F．萃取          G．蒸餾 H．重結晶
④分離產物后，向獲得的SO₂Cl₂中加水，出現白霧，振蕩、靜置得到無色溶液．
經分析SO₂Cl₂與H₂O反應屬于非氧化還原反應，寫SO₂Cl₂與NaOH溶液反應的化學方程式SO₂Cl₂+4NaOH=Na₂SO₄+2NaCl+2H₂O
⑤若反應中消耗的氯氣的體積為896mL（已轉化為標準狀況，SO₂足量），最后得到純凈的磺酰氧3.3g，則磺酰氯的產率為61.1%（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）由①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-a kJ•mol^-1
②SO₂Cl₂（l）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=﹢b kJ•mol^-1
結合蓋斯定律可知，①-②得到SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g），K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
（2）①B為冷凝管，圖中無加熱裝置，可知該反應為放熱反應，干燥管可防止水蒸氣進入A中；
②濃鹽酸與高錳酸鉀為原料制取Cl₂，生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水；
③為放熱反應，降溫溫度平衡正向移動；結合表格數據可知，混合物沸點不同；
④SO₂Cl₂與NaOH溶液反應，為非氧化還原反應，生成硫酸鈉、氯化鈉和水；
⑤n（Cl₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，由SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）可知，理論生成SO₂Cl₂為0.04mol×135g/mol=5.4g，以此計算產率．

解答 解：（1）由①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-a kJ•mol^-1
②SO₂Cl₂（l）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=﹢b kJ•mol^-1
結合蓋斯定律可知，①-②得到SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g），
則△H=（-a-b）kJ•mol^-1，該反應平衡常數表達式為K=$\frac{c（S{O}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）c（C{l}_{2}）}$，
故答案為：（-a-b）kJ•mol^-1；$\frac{c（S{O}_{2}C{l}_{2}）}{c（S{O}_{2}）c（C{l}_{2}）}$；
（2）①B儀器在本實驗中的作用是冷凝SO₂Cl₂（或使揮發的產物SO₂Cl₂冷凝），圖中無加熱裝置，反應可持續發生，可知該反應為放熱反應，干燥管的作用是防止水蒸氣進入A與SO₂Cl₂發生水解反應，吸收SO₂和Cl₂氣體，防止污染空氣，
故答案為：冷凝SO₂Cl₂（或使揮發的產物SO₂Cl₂冷凝）；放；防止水蒸氣進入A與SO₂Cl₂發生水解反應，吸收SO₂和Cl₂氣體，防止污染空氣；
②用濃鹽酸與高錳酸鉀為原料制取Cl₂，則反應的離子方程式為2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
③為放熱反應，降溫溫度平衡正向移動，則選擇冰水浴；結合表格數據可知，混合物沸點不同，則選擇蒸餾分離，故答案為：B；G；
④SO₂Cl₂與NaOH溶液反應的化學方程式為SO₂Cl₂+4NaOH=Na₂SO₄+2NaCl+2H₂O，故答案為：SO₂Cl₂+4NaOH=Na₂SO₄+2NaCl+2H₂O；
⑤n（Cl₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，由SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）可知，理論生成SO₂Cl₂為0.04mol×135g/mol=5.4g，最后得到純凈的磺酰氧3.3g，則磺酰氯的產率為$\frac{3.3g}{5.4g}$×100%=61.1%，故答案為：61.1%．

點評 本題考查物質的制備實驗及化學平衡計算，為高頻考點，把握蓋斯定律應用、制備原理、數據應用、混合物分離為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意氧化還原反應的應用，題目難度不大．