Question

实验室可利用SO₂与Cl₂在活性炭的催化下制取一种重要的有机合成试剂磺酰氯（SO₂Cl₂）。所用的反应装置如下图所示（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，遇潮湿空气会产生白雾。

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价为__________。

（2）仪器D的名称是___________。

（3）乙、丙装置制取原料气Cl₂与SO₂。

①乙装置F中充满Cl₂，则E中所盛放的溶液为_____________（填溶液的名称）。

②丙装置中试剂X、Y的组合最好是_____________。

A 98%浓硫酸+Cu         B 70%H₂SO₄+Na₂SO₃                C 浓HNO₃+Na₂SO₃

（4）上述装置的正确连接顺序为________、________、丁、_______、_________（用甲、乙、丙表示，可重复使用）。

（5）B装置中从a口通入冷水的作用是_________；C装置的作用是_______________。

（6）SO₂Cl₂遇水能发生剧烈的水解反应，会产生白雾，则SO₂Cl₂发生水解反应的化学方程式为________。

（7）若反应中消耗氯气的体积为1.12L（已转化为标准状况，SO₂足量），最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g，则磺酰氯的产率为______________（保留三位有效数字）。

Answer

+6 三颈烧瓶（或三口烧瓶） 饱和食盐水或饱和氯化钠溶液 B 丙 甲 甲 乙（或乙 甲 甲 丙） 冷凝回流 防止空气中的水蒸气进入装置D中，同时吸收SO2与Cl2，防止污染空气 SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 76.0%

【解析】

丙装置制备二氧化硫，乙装置制备氯气，二氧化硫与氯气在丁装置中反应生成SO2Cl2，丁中活性炭可能起催化剂作用，SO2Cl2遇水发生剧烈的水解反应，因此丙与甲连接制备干燥的二氧化硫，E是饱和食盐水，降低氯气溶解度，乙与甲连接得到干燥氯气，SO2Cl2沸点低、易挥发，B为冷凝管，使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流，碱石灰吸收未反应的二氧化硫、氯气，防止污染空气，并吸收空气中的水蒸气，防止导致磺酰氯水解。

（1）根据正负化合价的代数和为0，判断S的化合价为+6；

答案： +6；

（2）根据图象可知，仪器D的名称是三颈烧瓶（或三口烧瓶）

答案：三颈烧瓶（或三口烧瓶）；

（3）①Cl2难溶于饱和食盐水，则E中所盛放的溶液为饱和食盐水或饱和氯化钠溶液；

答案：饱和食盐水或饱和氯化钠溶液；

②A.反应需要加热且浓硫酸变为稀硫酸反应会停止，浪费药品，故不选A；

B.符合强酸制弱酸原理，反应简单易行，故B正确；

C.浓HNO3有强氧化性,不可制备还原性气体SO2，故不选C；

答案：B；

（4）关键点：制备磺酰氯必须是干燥环境；根据以上分析可知：上述装置的正确连接顺序为丙、甲、丁、甲、乙或乙、甲、丁、甲、丙；

答案： 丙 甲 甲 乙（或乙 甲 甲 丙）；

（5）B装置中从a口通入冷水的作用是冷凝回流；C装置的作用是防止空气中的水蒸气进入装置D中，同时吸收SO2与Cl2，防止污染空气；

答案：冷凝回流；防止空气中的水蒸气进入装置D中，同时吸收SO2与Cl2，防止污染空气 ；

（6）SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应，会产生白雾，则SO2Cl2发生水解反应的化学方程式为SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl ；

答案：SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl ；

（7）若反应中消耗氯气的体积为1.12L，物质的量为0.05mol，理论上生成磺酰氯0.05mol，质量为0.05mol×135g/mol=6.75g，最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g，则磺酰氯的产率为(5.13g/6.75g)×100%= 76.0%；

答案： 76.0%。