Question

20．硫酰氯（SO₂Cl₂）是一種化工原料，有如下有關信息：
常溫下為無色液體，熔點為-54.1℃，沸點為69.1℃，在潮濕空氣中“發煙”；100℃以上開始分解，生成二氧化硫和氯氣．
氯化法是合成硫酰氯的常用方法，實驗室合成反應和實驗裝置如圖1：

回答下列問題：
（1）儀器A的名稱為冷凝管，甲中活性炭的作用是催化劑，B中加入的藥品是堿石灰．實驗時從儀器C中放出溶液的操作方法是打開分液漏斗上口玻璃塞，再旋轉活塞使液體流下．
（2）裝置丁中發生反應的離子方程式為Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O．用亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體時，如要控制反應速度，圖2中可選用的發生裝置是ac（填寫字母）．
（3）氯磺酸（C1SO₃H）加熱分解，也能制得硫酰氯與另外一種物質，該反應的化學方程式為2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄，分離產物的方法是蒸餾．
（4）若缺少裝置乙，氯氣和二氧化硫可能發生反應的化學方程式為Cl₂+SO₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；．為提高本實驗中硫酰氯的產率，在實驗操作中還需要注意的事項有（只答一條即可）控制氣體流速，宜慢不宜快或對三頸燒瓶進行適當的降溫等．

Answer 1

分析 （1）由儀器A的結構特征，可知A為冷凝管；由反應原理可知，活性炭沒有參與反應，應起催化劑作用；由于SO₂Cl₂在潮濕空氣中“發煙”，裝置B的作用是吸收空氣中水蒸氣，且吸收未反應的二氧化硫與氯氣，防止污染空氣；打開分液漏斗上口玻璃塞，平衡氣壓，再旋轉活塞使液體流下；
（2）裝置丁制備氯氣，濃鹽酸與漂白粉反應得到氯化鈣、氯氣與水；用亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體時，可以通過控制加入硫酸的量（或速度）控制反應速率；
（3）氯磺酸（C1SO₃H）加熱分解，也能制得硫酰氯（SO₂Cl₂）與另外一種物質，由元素守恒可知，另外物質含有H元素，C1SO₃H中S、Cl原子數目之比為1：1，而SO₂Cl₂中S、Cl原子數目之比為1：2，故另外物質中含有S元素，結合原子守恒可知另外物質為H₂SO₄，二者沸點相差較大，采取蒸餾法進行分離；
（4）丁裝置制備的氯氣中含有HCl、水蒸氣，丙裝置盛放飽和食鹽水，除去混有的HCl，乙裝置盛放濃硫酸，干燥氯氣，若缺少裝置乙，氯氣和二氧化硫、水反應生成HCl與硫酸，
提高本實驗中硫酰氯的產率，可以控制氣體流速，使其充分反應，該反應為放熱反應，可以對三頸燒瓶進行適當的降溫．

解答 解：（1）由儀器A的結構特征，可知A為冷凝管；由反應原理可知，活性炭沒有參與反應，應起催化劑作用；由于SO₂Cl₂在潮濕空氣中“發煙”，裝置B的作用是吸收空氣中水蒸氣，且吸收未反應的二氧化硫與氯氣，防止污染空氣，可以盛放堿石灰；從儀器C中放出溶液的操作方法是：打開分液漏斗上口玻璃塞，再旋轉活塞使液體流下，
故答案為：冷凝管；催化劑；堿石灰；打開分液漏斗上口玻璃塞，再旋轉活塞使液體流下；
（2）裝置丁制備氯氣，濃鹽酸與漂白粉反應得到氯化鈣、氯氣與水，反應離子方程式為：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；
a．可以通過旋轉活塞，控制滴加硫酸速度，進而可控制反應速率，故a正確；
b．濃硫酸與亞硫酸鈉混合，不能控制反應速率，故b錯誤；
c．橡皮管連接，可以平衡分液漏斗內壓強，有利于濃硫酸順利流下，通過旋轉活塞，控制滴加硫酸速度，可控制反應速率，故c正確；
d．亞硫酸鈉為粉末且可溶，無法利用簡易啟普發生器控制，故d錯誤，
故答案為：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；ac；
（3）氯磺酸（C1SO₃H）加熱分解，也能制得硫酰氯（SO₂Cl₂）與另外一種物質，由元素守恒可知，另外物質含有H元素，C1SO₃H中S、Cl原子數目之比為1：1，而SO₂Cl₂中S、Cl原子數目之比為1：2，故另外物質中含有S元素，結合原子守恒可知另外物質為H₂SO₄，反應方程式為：2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄；
二者為互溶液體，沸點相差較大，采取蒸餾法進行分離，
故答案為：2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄；蒸餾；
（4）丁裝置制備的氯氣中含有HCl、水蒸氣，丙裝置盛放飽和食鹽水，除去混有的HCl，乙裝置盛放濃硫酸，干燥氯氣，若缺少裝置乙，氯氣和二氧化硫、水反應生成HCl與硫酸，反應方程式為：Cl₂+SO₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；
為提高本實驗中硫酰氯的產率，可以控制氣體流速，宜慢不宜快，使其充分反應，由于100℃以上SO₂Cl₂開始分解，該反應為放熱反應，可以對三頸燒瓶進行適當的降溫，
故答案為：Cl₂+SO₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；控制氣體流速，宜慢不宜快或對三頸燒瓶進行適當的降溫等．

點評 本題考查實驗制備方案，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．