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】

本实验目的是利用SO2与Cl2在活性炭的催化下制取磺酰氯(SO2Cl2)，需要将氯气和二氧化硫通入装置丁中进行反应，而SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应，遇潮湿空气会产生白雾，所以气体通入装置丁之前需要先进行干燥，同时装置C可以防止空气中的水蒸气进入反应装置，同时可以吸收尾气；SO2Cl2熔沸点较低，为减少其挥发损耗，加装球形冷管冷凝回流；乙装置F中充满氯气，实验时需要将集气瓶内的氯气排出，可在装置E中盛放饱和食盐水；装置丙制备二氧化硫，实验室常用浓硫酸和亚硫酸钠反应制备二氧化硫。

(1)SO2Cl2中氧元素-2价，氯元素-1价，故硫元素+6价；
(2)根据仪器D的结构特点可知其为三颈烧瓶；
(3)①E中溶液需要将集气瓶中的氯气排出，则对氯气的溶解度应很小，应选用饱和食盐水；
②丙为制取二氧化硫的装置，选用浓硫酸和亚硫酸钠，但硫酸浓度不能太大，否则不易电离出氢离子，不利于二氧化硫的生成，70% H2SO4和Na2SO3即可；铜与浓硫酸的反应需要加热，浓硝酸具有强氧化性会将亚硫酸根氧化成硫酸根，得不到二氧化硫，所以选B；
(4)由丙制备二氧化硫，经过甲干燥，由乙提供氯气，经过甲干燥，在丁中反应得到产品，则连接顺序为丙、甲、丁、甲、乙或乙、甲、丁、甲、丙；
(5)SO2Cl2沸点较低，冷凝管可使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流；SO2Cl2遇水反应，应注意隔离水分，同时参与反应的气体均为有毒气体，不能直接排放，故装置c的作用是防止空气中的水蒸气进入装置D中，同时吸收二氧化硫和氯气，防止污染空气；
(6)SO2Cl2发生水解反应得到硫酸和盐酸，化学方程式为：SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；
(7)反应中消耗氯气的体积为1.12L，则反应氯气的物质的量为0.05mol，根据氯元素守恒，理论上得到的磺酰氯(SO2Cl2)也为0.05mol，则磺酰氯的产率为=76.0%。