Question

（14分）氯化硫酰（SO₂Cl₂）是一种无色液体，遇水剧烈水解，其熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，可用作氯化剂及锂电池正极活性物质。氯化硫酰可用下列反应制取：

SO₂(g)＋Cl₂(g)SO₂Cl₂(l)    △H＝－97.3 kJ/mol。

（1）为了提高上述反应中Cl₂的平衡转化率，下列措施合理的是（用字母编号填写）：      。

a．缩小容器体积     b．使用催化剂     c．提高SO₂浓度      d．提高温度

（2）300 ℃时，在体积为1 L的密闭容器中充入16.20 g SO₂Cl₂，达到平衡时容器中含SO₂ 7.616 g，则300 ℃时合成SO₂Cl₂反应的平衡常数的为：                       。

（3）某同学设计了下图所示装置制取氯化硫酰：

①有关该装置的说法正确的是（用字母编号填写）：        。

a．A、E处洗气瓶中盛放的可能分别是饱和食盐水和饱和NaHSO₃溶液

b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭起催化作用

c．B处反应管的冷却水应从m接口通入

d．装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却

e．D处U形管中盛放的可能是碱石灰

②从化学平衡的角度分析，反应管通冷却水的目的是：                             。

③氯磺酸（ClSO₃H）受热分解也可制得氯化硫酰，并得到另外一种物质，该反应的化学方程式为______，分离产物的方法是：                                                     。

（4）下图为GET公司开发的Li－SO₂Cl₂军用电池的示意图。已知该电池的总反应为：2Li＋SO₂Cl₂＝2LiCl＋SO₂↑，则该电池工作时的正极反应为：_______________________。

Answer

（1）ac（2分，漏选给1分，错选不给分）（2）0.0706（3分）

（3）①bde（2分，漏选给1分，错选不给分）②降温有利于SO2Cl2的生成（1分）

③2ClSO3HSO2Cl2＋H2SO4（2分）；蒸馏（2分）（4）SO2Cl2＋2e－＝2Cl－＋SO2↑（2分）

【解析】

试题分析：（1）正反应是体积减小的放热反应，则a．缩小容器体积平衡向正反应方向进行，转化率增大，a正确；b．使用催化剂不能改变平衡状态，转化率不变，b错误；c．提高SO2浓度平衡向正反应方向进行，转化率增大，c正确；d．提高温度平衡向逆反应方向进行，转化率降低，d错误，答案选ac。

（2）300 ℃时，在体积为1 L的密闭容器中充入16.20 g SO2Cl2，其物质的量是16.20g÷135g/mol＝0.12mol。达到平衡时容器中含SO2 7.616g，SO2的物质的量是7.616g÷64g/mol＝0.119mol，根据方程式可知氯气的物质的量也是0.119mol，剩余SO2Cl2的物质的量是0.001mol，所以300 ℃时合成SO2Cl2反应的平衡常数＝。

（3）①a．氯化硫酰（SO2Cl2）是一种无色液体，遇水剧烈水解，则氯气必需是干燥的，即A、E处洗气瓶中盛放的都是浓硫酸，a错误；b．B处反应管内五球中玻璃棉上的活性炭起催化作用，b正确；c．冷凝时应该是下口进上口出，即B处反应管的冷却水应从n接口通入，c错误；d．由于氯化硫酰的熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，所以为防止挥发，则装置C处吸滤瓶应放在冰水中冷却，d正确；e．空气中含有水蒸气，则D处U形管中盛放的可能是碱石灰防止空气中水蒸气进入，e正确，答案选bde。

②由于正反应是放热反应，降温有利于SO2Cl2的生成，所以反应管通冷却水。

③氯磺酸（ClSO3H）受热分解也可制得氯化硫酰，并得到另外一种物质，根据原子守恒可判断，该物质应该是硫酸，反应的方程式为2ClSO3HSO2Cl2＋H2SO4。硫酸的沸点高，所以分离产物的方法是蒸馏。

（4）原电池的正极得到电子，发生还原反应，根据总的反应式可知SO2Cl2在正极放电，则该电池工作时的正极反应为SO2Cl2＋2e－＝2Cl－＋SO2↑。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算、物质的制备及电极反应式书写