Question

5．某學(xué)習(xí)小組依據(jù)反應(yīng)：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，設(shè)計(jì)制備磺酰氯（SO₂Cl₂）的裝置如圖，有關(guān)信息如表所示．

	SO2Cl2	Cl2	SO2
熔點(diǎn)/℃	-54.1	-101	-72.4
沸點(diǎn)/℃	69.1	-34.6	-10
性質(zhì)	遇水發(fā)生劇烈水解

（1）若用濃鹽酸與高錳酸鉀為原料制取Cl₂，則反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）B儀器的作用是使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流；
（3）為了便于混合物的分離且提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，A裝置的反應(yīng)條件最好選擇A；
A．冰水浴           B．常溫             C．加熱至69.1℃D．沸水浴
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)先通入干燥的Cl₂將A裝置中的空氣趕走，再緩慢通入干燥的SO₂，即發(fā)生反應(yīng)．充分反應(yīng)后，繼續(xù)通入Cl₂使裝置中的SO₂進(jìn)入燒杯中被吸收．分離產(chǎn)物后，向獲得的SO₂Cl₂中加水，出現(xiàn)白霧，振蕩、靜置得到無色溶液W．
經(jīng)分析SO₂Cl₂與H₂O反應(yīng)屬于非氧化還原反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；反應(yīng)完成后，在W溶液、燒杯中分別滴加過量的BaCl₂溶液，均出現(xiàn)白色沉淀，此沉淀不溶于稀鹽酸，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，稱量得到的固體質(zhì)量分別為X g、Y g．計(jì)算SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂反應(yīng)中，SO₂的轉(zhuǎn)化率為（用含X、Y的代數(shù)式表示）$\frac{x}{x+y}$×100%．

Answer 1

分析 （1）濃鹽酸與高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成MnCl₂、KCl、Cl₂、H₂O；
（2）儀器B為冷凝管，起冷凝回流作用；
（3）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于SO₂Cl₂的生成，控制溫度使SO₂Cl₂為液態(tài)，與未反應(yīng)是氯氣、二氧化硫分離；
（4）SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團(tuán)結(jié)合2個(gè)-OH生成H₂SO₄；
無色溶液W為HCl、H₂SO₄混合溶液，除含少量OH^-外，還含有Cl^-、SO₄^2-，W溶液中得到白色沉淀，是SO₂Cl₂水解生成H₂SO₄與BaCl₂溶液反應(yīng)生成的BaSO₄，燒杯中白色沉淀是未反應(yīng)的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，硫酸鈉與BaCl₂溶液反應(yīng)生成的BaSO₄，根據(jù)S元素守恒計(jì)算參加反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量、通入的二氧化硫總物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算SO₂的轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）濃鹽酸與高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)生成MnCl₂、KCl、Cl₂、H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）SO₂Cl₂沸點(diǎn)低、易揮發(fā)，儀器B為冷凝管，使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流，
故答案為：使揮發(fā)的產(chǎn)物SO₂Cl₂冷凝回流；
（3）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于SO₂Cl₂的生成，控制溫度使SO₂Cl₂為液態(tài)，與未反應(yīng)是氯氣、二氧化硫分離，故選擇冰水浴，
故答案為：A；
（4）SO₂Cl₂遇水發(fā)生劇烈水解，且產(chǎn)生白霧，白霧是水解生成HCl與空氣中水蒸氣結(jié)合所致，則-SO₂-基團(tuán)結(jié)合2個(gè)-OH生成H₂SO₄，反應(yīng)方程式為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，W溶液中得到白色沉淀，是SO₂Cl₂水解生成H₂SO₄與BaCl₂溶液反應(yīng)生成的BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{X}{233}$mol，根據(jù)S元素守恒，參加反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量為$\frac{X}{233}$mol，燒杯中白色沉淀是未反應(yīng)的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，硫酸鈉與BaCl₂溶液反應(yīng)生成的BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{Y}{233}$mol，故通入的二氧化硫總物質(zhì)的量（$\frac{X}{233}$+$\frac{Y}{233}$）mol，則SO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{X}{233}}{\frac{X}{233}+\frac{Y}{233}}$×100%=$\frac{x}{x+y}$×100%，
故答案為：SO₂Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，$\frac{x}{x+y}$×100%，

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案，涉及化學(xué)方程式書寫、對裝置與操作的分析評價(jià)、離子檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等，明確原理是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．