Question

18．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種有機氯化劑，也是鋰電池正極活性物質．已知磺酰氯是一種無色液體，熔點-54.1℃，沸點69.1℃，遇水發生劇烈水解，且產生白霧．
（1）SO₂Cl₂水解的方程式為SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（2）某學習小組的同學依據反應：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）；△H＜0，設計制備磺酰氯裝置如圖1：
①E中所用的試劑為濃硫酸．
②實驗室用Na₂SO₃和硫酸制備SO₂，可選用的氣體發生裝置是圖2中的d（選填編號）；檢查該裝置氣密性的操作是：關閉止水夾，再打開分液漏斗活塞加水，一段時間后，如水無法滴入說明氣密性良好．

③圖1中B處反應管內五球中玻璃棉上的活性炭的作用為：催化劑．
D處U形管中盛放的試劑為堿石灰，作用：吸收尾氣，防止空氣中的水蒸氣進入C．
（3）已知：以下三個反應的反應熱，a、b、c均為正值
①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-akJ•mol^-1
②SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-bkJ•mol^-1
③SO₂Cl₂（l）?SO₂Cl₂（g）△H=+cJ•mol^-1
則反應：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（l）△H=-（a+c-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=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$．從化學平衡移動角度分析，反應管通水冷卻的目的為將產物冷卻，分離出來，有利于平衡正向移動．

Answer 1

分析 （1）SO₂Cl₂遇水發生劇烈水解，且產生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結合所致，則-SO₂-基團結合2個-OH生成H₂SO₄；
（2）①E中盛放的液體用于干燥二氧化硫；
②因為Na₂SO₃易溶于水，a、b、c裝置均不能選用，實驗室用Na₂SO₃和硫酸制備SO₂，可選用的氣體發生裝置是d；關閉止水夾，若氣密性很好，則分液漏斗中水不能滴入燒瓶中；
③B處反應管內五球中玻璃棉上的活性炭對氯氣和二氧化硫的反應起催化作用；D處U形管中盛放的固體干燥劑，可能是固體堿石灰；
（3）根據蓋斯定律計算分析得到，和平衡常數表達式定義書寫，依據化學平衡原理回答即可．

解答 解：（1）SO₂Cl₂遇水發生劇烈水解，且產生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結合所致，則-SO₂-基團結合2個-OH生成H₂SO₄，反應方程式為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（2）①E中盛放的液體用于干燥二氧化硫，可以用濃硫酸干燥二氧化硫，故答案為：濃硫酸；
②因為Na₂SO₃易溶于水，a、b、c裝置均不能選用，實驗室用Na₂SO₃和硫酸制備SO₂，可選用的氣體發生裝置是d；檢查該裝置氣密性的操作是：關閉止水夾，若氣密性很好，則分液漏斗中水不能滴入燒瓶中，故答案為：d；打開分液漏斗活塞加水，一段時間后，如水無法滴入說明氣密性良好；
③B處反應管內五球中玻璃棉上的活性炭對氯氣和二氧化硫的反應起催化作用，D處U形管中盛放的固體干燥劑，可能是固體堿石灰，故答案為：催化劑；堿石灰；吸收尾氣，防止空氣中的水蒸氣進入C；
（3）①SO₂（g）+Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-akJ•mol^-1
②SO₂Cl₂（g）+SCl₂（g）?2SOCl₂（g）△H=-bkJ•mol^-1
③SO₂Cl₂（l）?SO₂Cl₂（g）△H=+cJ•mol^-1
根據蓋斯定律①-②-③得：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（l）△H=-（a-b+c ）kJ•mol^-1，平衡常數K=$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$，依據化學平衡移動原理解釋為：反應管中通入冷凝水，將產物冷卻，分離出來，有利于平衡正向移動，故答案為：-（a+c-b）；$\frac{1}{c（S{O}_{2}）•c（C{l}_{2}）}$；將產物冷卻，分離出來，有利于平衡正向移動．

點評 本題考查制備實驗方案，側重考查學生對裝置的分析評價，注意理解裝置氣密性的檢驗，難度中等．