Question

7．硫酰氯（SO₂Cl₂）是一種重要的化工試劑，實驗室合成硫酰氯的實驗裝置如圖所示：

已知：①SO₂（g）+Cl₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$SO₂Cl₂（l）△H=-97.3kJ•mol^-1
②硫酰氯常溫下為無色液體，熔點為-54.1℃，沸點為69.1℃，在潮濕空氣中“發煙”；
③100℃以上或長時間存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯氣．
（1）儀器a為恒壓分液漏斗，與普通分液漏斗相比，其優點是平衡分液漏斗內外氣壓，便于液體順利流下．
（2）儀器b的名稱為冷凝管．
（3）裝置E為儲氣裝置，用于提供氯氣，則分液漏斗c中盛放的試劑為飽和食鹽水．當裝置E中排出氯氣1.12L（已折算成標準狀況）時，最終得到5.4g純凈的硫酰氯，則硫酰氯的產率為80%．為提高硫酰氯的產率，本實驗操作中還需要注意的事項有控制氣體流速，宜慢不宜快或對三頸燒瓶進行適當的降溫等（只答一條即可）．
（4）氯磺酸（ClSO₃H）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，分離兩種產物的方法是蒸餾．
（5）若將SO₂、Cl₂按照一定比例通入水中，請設計簡單實驗驗證二者是否恰好完全反應．取少量溶液，向其中加入品紅溶液，若品紅溶液不褪色，說明二者恰好完全反應，否則，二者未完全反應（簡要描述實驗步驟、現象和結論）．儀器自選；供選擇試劑：滴加酚酞的氫氧化鈉溶液、氯化亞鐵溶液、硫氰化鉀溶液、品紅溶液．
（6）長期存放的硫酰氰會發黃，其原因可能為溶解硫酰氯分解生成的氯氣．

Answer 1

分析 （1）儀器a為恒壓分液漏斗，可以平衡分液漏斗內外氣壓，便于液體流下；
（2）由儀器A的結構特征，可知A為冷凝管；
（3）利用分液漏斗中的液體將裝置E的氯氣排出，與二氧化硫在裝置C中反應，分液漏斗可以為飽和食鹽水；
根據氯氣的量計算硫酰氯的理論產量，產量=（實際產量÷理論產量）×100%；
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；
（4）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；
（5）二氧化硫溶液與氯水都可以漂白品紅溶液，若二者恰好完全反應得到鹽酸、硫酸，不能使品紅溶液褪色；
（6）100℃以上或長時間存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯氣，氯氣為黃綠色氣體，可能是溶解氯氣所致．

解答 解：（1）儀器a為恒壓分液漏斗，可以平衡分液漏斗內外氣壓，便于液體順利流下，
故答案為：平衡分液漏斗內外氣壓，便于液體順利流下；
（2）由儀器b的結構特征，可知b為冷凝管，
故答案為：冷凝管；
（3）利用分液漏斗中的液體將裝置E的氯氣排出，與二氧化硫在裝置C中反應，分液漏斗可以為飽和食鹽水；
氯氣的物質的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，由方程式可知n（SO₂Cl₂）=n（Cl₂）=0.05mol，故理論上生成SO₂Cl₂的質量為0.05mol×135g/mol=6.75g，故其產率為$\frac{5.4g}{6.75g}$×100%=80%；
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：飽和食鹽水；80%；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；
（4）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；
（5）二氧化硫溶液與氯水都可以漂白品紅溶液，若二者恰好完全反應得到鹽酸、硫酸，不能使品紅溶液褪色，檢驗方案為：取少量溶液，向其中加入品紅溶液，若品紅溶液不褪色，說明二者恰好完全反應，否則，二者未完全反應，
故答案為：取少量溶液，向其中加入品紅溶液，若品紅溶液不褪色，說明二者恰好完全反應，否則，二者未完全反應；
（6）100℃以上或長時間存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯氣，氯氣為黃綠色氣體，可能是溶解氯氣所致，
故答案為：溶解硫酰氯分解生成的氯氣．

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．