Question

19．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種重要的有機合成試劑，實驗室可利用SO₂與Cl₂反應制取少量的SO₂Cl₂，裝置如圖（有些夾持裝置省略）所示．已知SO₂Cl₂的熔點為-54.1℃，沸點為69.1℃，遇水能發生劇烈的水解反應，并產生白霧．
（1）儀器B的名稱是球形冷凝管，由它的使用可知SO₂與Cl₂反應的△H＜0（填“＞”或“＜”），儀器C的作用是吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進入C，防止污染環境及磺酰氯水解．
（2）儀器組裝完畢后，檢驗甲裝置氣密性的操作是塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導氣管進入水中，酒精燈微熱，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管口有一段液柱產生，則裝置的氣密性良好，表明裝置氣密性良好．
（3）試劑X、Y的組合最好是c．
a.18.4mol/L H₂SO₄+Cu   b.4mol/L HNO₃+Na₂SO₃  c.60% H₂SO₄+K₂SO₃
（4）戊是貯氣裝置，則E中的試劑是飽和食鹽水；若缺少裝置乙和丁，潮濕的氯氣和二氧化硫之間發生反應的化學方程式是SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（5）反應結束后，將丙中混合物分離開的實驗操作是蒸餾．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氯3.3g，則磺酰氯的產率為61.1%（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 由（4）戊是貯氯氣裝置，可知甲裝置制備二氧化硫，二氧化硫與氯氣在丙中反應生成SO₂Cl₂，丙中活性炭可能起催化劑作用，SO₂Cl₂遇水發生劇烈的水解反應，乙為干燥二氧化硫，E中盛放溶液加入戊中排出裝置內氯氣，可以是飽和食鹽水，降低氯氣溶解度，丁干燥氯氣，SO₂Cl₂沸點低、易揮發，B為冷凝管，使揮發的產物SO₂Cl₂冷凝回流，堿石灰吸收為反應的二氧化硫、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）根據裝置圖可知，儀器B的名稱為球形冷凝管，作用是冷凝回流而反應又沒有加熱，據此判斷SO₂與氯氣間的反應的熱效應，由于會有一部分Cl₂、SO₂通過冷凝管逸出，故C中應使用堿性試劑，又因SO₂Cl₂遇水易水解，故堿石灰是用于吸收氯氣、SO₂并防止空氣中的水蒸氣進入B中；
（2）可以利用甲裝置中空氣熱脹冷縮產生壓強差的原理來檢驗氣密性；
（3）甲是制備SO₂的裝置，銅與濃硫酸反應需要加熱，硝酸能氧化SO₂，據此答題；
（4）因氯水不溶于飽和食鹽水，故E中的試劑是飽和食鹽水．氯氣在水存在的條件下可將SO₂氧化成硫酸，自身被還原為HCl．
（5）分離沸點不同的液體可以用蒸餾的方法，標準狀況下，896mlCl₂為0.04mol，故理論上可得到0.04molSO₂Cl₂，由此可求出產率．

解答 解：（1）根據裝置圖可知，儀器B的名稱為球形冷凝管，因蛇形冷凝管的作用是冷凝回流而反應又沒有加熱，故SO₂與氯氣間的反應為放熱反應，由于會有一部分Cl₂、SO₂通過冷凝管逸出，故C中應使用堿性試劑，又因SO₂Cl₂遇水易水解，故堿石灰是用于吸收氯氣、SO₂并防止空氣中的水蒸氣進入B中，
故答案為：球形冷凝管；＜；吸收逸出都有毒的Cl₂、SO₂，防止空氣中的水蒸氣進入C，防止污染環境及磺酰氯水解；
（2）檢驗甲裝置氣密性的方法是：塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導氣管進入水中，酒精燈微熱，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管口有一段液柱產生，則裝置的氣密性良好，
故答案為：塞好恒壓漏斗上方的塞子，將蒸餾燒瓶的導氣管進入水中，酒精燈微熱，導管口有氣泡產生，停止加熱，導管口有一段液柱產生，則裝置的氣密性良好；
（3）甲是制備SO₂的裝置，銅與濃硫酸反應需要加熱，硝酸能氧化SO₂，所以用c.60% H₂SO₄+K₂SO₃來制備SO₂，故選c；
（4）因氯水不溶于飽和食鹽水，故E中的試劑是飽和食鹽水，氯氣在水存在的條件下可將SO₂氧化成硫酸，自身被還原為HCl，反應的方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，
故答案為：飽和食鹽水；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（5）分離沸點不同的液體可以用蒸餾的方法，所以丙中混合物分離開的實驗操作是蒸餾，標準狀況下，896mlCl₂為0.04mol，故理論上可得到0.04molSO₂Cl₂，即為0.04×135g=5.4g，所以SO₂Cl₂的產為$\frac{3.3g}{5.4g}$×100%=61.1%，故答案為：蒸餾；61.1%．

點評 本題考查實驗制備方案，為高考常見題型，側重于學生的分析、實驗和計算能力的考查，涉及對反應原理、裝置及操作的分析評價、對儀器的識別、物質的分離提純等，注意對物質性質信息的應用，難度中等．