Question

磺酰氯(SO₂Cl₂)是一种重要的有机合成试剂,实验室可利用SO₂与Cl₂在活性炭作用下反应制取少量的SO₂Cl_2,装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO₂Cl₂的熔点为-54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，遇水能发生剧烈的水解反应，并产生白雾。

(1)仪器B的名称为_____,由仪器B的使用可知SO₂与Cl₂反应的ΔH____(填“>”或“<”)0。

(2)仪器C的作用是________________________________。

(3)试剂X、Y的组合最适宜的是______。

a.18.4mol/LH₂SO₄溶液+Cu    b.4mol/LHNO₃溶液+Na₂SO₃ c.75%H₂SO₄溶液+K₂SO₃

(4)反应结束后，将丙中产物分离的实验操作的名称是______。

(5)分离产物后，向获得的SO₂Cl₂中加入足量NaOH溶液，振荡、静置得到无色溶液w。

①写出该反应的离子方程式:___________。

②检验溶液w中存在SO₄^2-的方法是________。

(6)若反应中消耗的氯气的体积为896 mL(已转化为标准状况，SO₂足量)，最后得到纯净的磺酰氯3.3 g，则磺酰氯的产率为_________(保留三位有效数字)。

Answer

球形冷凝管 < 吸收尾气Cl2、SO2防止污染环境，同时防止空气中的水蒸气进入反应体系，引起磺酰氯水解 c 蒸馏 SO2Cl2+4OH-=SO42-+2Cl-+2H2O 取少量w溶液于试管中,加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则溶液w中存在SO42- 61.1%

【解析】

甲装置制备二氧化硫，己装置制备氯气，二氧化硫与氯气在丙中反应生成SO2Cl2，丙中活性炭可能起催化剂作用，SO2Cl2遇水发生剧烈的水解反应，乙为干燥二氧化硫，戊是饱和食盐水，降低氯气溶解度，丁干燥氯气，SO2Cl2沸点低、易挥发，B为冷凝管，使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流，碱石灰吸收为反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气，并吸收空气中的水蒸气，防止进入C中导致磺酰氯水解。

(1)根据装置图可知，仪器B的名称为球形冷凝管，因冷凝管的作用是冷凝回流但反应没有进行加热操作，可知SO2与氯气间的反应为放热反应，△H<0；

(2)由于会有一部分Cl2、SO2通过冷凝管逸出，且SO2Cl2遇水易水解，装置C中含有碱石灰，碱石灰的作用是用于吸收氯气、SO2，防止污染环境并防止空气中的水蒸气进入B中而导致磺酰氯水解；

(3)甲是制备SO2的装置，铜与浓硫酸反应需要加热，硝酸能氧化SO2，所以要选用的合适选项是c，即用75% H2SO4+K2SO3来制备SO2；

(4)分离沸点不同的液体可以用蒸馏的方法，所以丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏；

(5)①SO2Cl2与NaOH溶液反应生成硫酸钠和氯化钠，该反应的离子方程式为：SO2Cl2+4OH-=2Cl-+SO42-+2H2O；

②要检验溶液中的SO42-应排除Cl-的干扰，方法是取少量w溶液于试管中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则溶液w中存在SO42-；

(6)标准状况下，896mLCl2为n(Cl2)=0.896L÷22.4L/mol=0.04mol，根据元素守恒可知理论上可得到0.04molSO2Cl2，即为m(SO2Cl2)=0.04mol×135g/mol=5.4g，因此SO2Cl2的产率为=61.1%。