Question

7．硫酰氯（SO₂Cl₂）是一种重要的化工试剂，实验室合成硫酰氯的实验装置如图所示：

已知：①SO₂（g）+Cl₂（g）$\stackrel{催化剂}{?}$SO₂Cl₂（l）△H=-97.3kJ•mol^-1
②硫酰氯常温下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”；
③100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯气．
（1）仪器a为恒压分液漏斗，与普通分液漏斗相比，其优点是平衡分液漏斗内外气压，便于液体顺利流下．
（2）仪器b的名称为冷凝管．
（3）装置E为储气装置，用于提供氯气，则分液漏斗c中盛放的试剂为饱和食盐水．当装置E中排出氯气1.12L（已折算成标准状况）时，最终得到5.4g纯净的硫酰氯，则硫酰氯的产率为80%．为提高硫酰氯的产率，本实验操作中还需要注意的事项有控制气体流速，宜慢不宜快或对三颈烧瓶进行适当的降温等（只答一条即可）．
（4）氯磺酸（ClSO₃H）加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄，分离两种产物的方法是蒸馏．
（5）若将SO₂、Cl₂按照一定比例通入水中，请设计简单实验验证二者是否恰好完全反应．取少量溶液，向其中加入品红溶液，若品红溶液不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，二者未完全反应（简要描述实验步骤、现象和结论）．仪器自选；供选择试剂：滴加酚酞的氢氧化钠溶液、氯化亚铁溶液、硫氰化钾溶液、品红溶液．
（6）长期存放的硫酰氰会发黄，其原因可能为溶解硫酰氯分解生成的氯气．

Answer 1

分析 （1）仪器a为恒压分液漏斗，可以平衡分液漏斗内外气压，便于液体流下；
（2）由仪器A的结构特征，可知A为冷凝管；
（3）利用分液漏斗中的液体将装置E的氯气排出，与二氧化硫在装置C中反应，分液漏斗可以为饱和食盐水；
根据氯气的量计算硫酰氯的理论产量，产量=（实际产量÷理论产量）×100%；
提高本实验中硫酰氯的产率，可以控制气体流速，使其充分反应，该反应为放热反应，可以对三颈烧瓶进行适当的降温；
（4）氯磺酸（C1SO₃H）加热分解，也能制得硫酰氯（SO₂Cl₂）与另外一种物质，由元素守恒可知，另外物质含有H元素，C1SO₃H中S、Cl原子数目之比为1：1，而SO₂Cl₂中S、Cl原子数目之比为1：2，故另外物质中含有S元素，结合原子守恒可知另外物质为H₂SO₄，二者沸点相差较大，采取蒸馏法进行分离；
（5）二氧化硫溶液与氯水都可以漂白品红溶液，若二者恰好完全反应得到盐酸、硫酸，不能使品红溶液褪色；
（6）100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯气，氯气为黄绿色气体，可能是溶解氯气所致．

解答 解：（1）仪器a为恒压分液漏斗，可以平衡分液漏斗内外气压，便于液体顺利流下，
故答案为：平衡分液漏斗内外气压，便于液体顺利流下；
（2）由仪器b的结构特征，可知b为冷凝管，
故答案为：冷凝管；
（3）利用分液漏斗中的液体将装置E的氯气排出，与二氧化硫在装置C中反应，分液漏斗可以为饱和食盐水；
氯气的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，由方程式可知n（SO₂Cl₂）=n（Cl₂）=0.05mol，故理论上生成SO₂Cl₂的质量为0.05mol×135g/mol=6.75g，故其产率为$\frac{5.4g}{6.75g}$×100%=80%；
为提高本实验中硫酰氯的产率，可以控制气体流速，宜慢不宜快，使其充分反应，由于100℃以上SO₂Cl₂开始分解，该反应为放热反应，可以对三颈烧瓶进行适当的降温，
故答案为：饱和食盐水；80%；控制气体流速，宜慢不宜快或对三颈烧瓶进行适当的降温等；
（4）氯磺酸（C1SO₃H）加热分解，也能制得硫酰氯（SO₂Cl₂）与另外一种物质，由元素守恒可知，另外物质含有H元素，C1SO₃H中S、Cl原子数目之比为1：1，而SO₂Cl₂中S、Cl原子数目之比为1：2，故另外物质中含有S元素，结合原子守恒可知另外物质为H₂SO₄，反应方程式为：2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄；
二者为互溶液体，沸点相差较大，采取蒸馏法进行分离，
故答案为：2C1SO₃H$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂Cl₂+H₂SO₄；蒸馏；
（5）二氧化硫溶液与氯水都可以漂白品红溶液，若二者恰好完全反应得到盐酸、硫酸，不能使品红溶液褪色，检验方案为：取少量溶液，向其中加入品红溶液，若品红溶液不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，二者未完全反应，
故答案为：取少量溶液，向其中加入品红溶液，若品红溶液不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，二者未完全反应；
（6）100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯气，氯气为黄绿色气体，可能是溶解氯气所致，
故答案为：溶解硫酰氯分解生成的氯气．

点评 本题考查实验制备方案，涉及对反应原理、装置及操作的分析评价、对仪器的识别、物质的分离提纯等，注意对物质性质信息的应用，难度中等．