Question

15．已知磺酰氯（SO₂Cl₂）是一种有机氯化物，也是锂电池正极活性物质，SO₂Cl₂是一种无色液体，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾．磺酰氯（SO₂Cl₂）的制备方法及装置图如图1：
SO₂（g）+Cl₂（g）═SO₂C1₂（g）△H＜0，

（1）化合物SO₂Cl₂中S元素的化合价是+6．
（2）仪器D的名称是三颈瓶，仪器C的作用除了吸收氯气和二氧化硫，还具有防止空气中的水进入三颈瓶作用．
（3）戊是贮气装置，则E中的溶液是饱和亚硫酸氢钠溶液；若缺少装置乙和丁，则产物变质，发生反应的化学方程式是SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄
（4）反应结束后，将丙中混合物分离开的实验操作是蒸馏．
（5）有关该实验叙述正确的是b
a、X、Y最好的席间组合是铜片和浓硫酸
b、活性炭的作用是作催化剂
c、冷凝管B也可以用作蒸馏
（6）GET公司开发的Li-SO₂Cl₂军用电池，其示意图如图2所示，已知电池反应为：2Li+SO₂Cl₂═2LiCl+SO₂↑则电池工作时，正极的电极反应式为是SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 利用实验室制得的氯气和SO2在木炭作催化剂的作用下合成SO₂C1₂，因SO₂Cl₂是一种无色液体，极易水解生成硫酸和盐酸，遇潮湿空气会产生白雾，因此要保证参加反应的氯气和SO2是干燥的，同时要防止空气中的水汽进入三颈瓶中，为了减小生成物的损失需要使用冷凝管冷凝回流，同时要利用碱石灰吸收SO₂和氯气的尾气防污染，反应后的液体混合物可利用蒸馏进行分离，据此分析作答；
（1）化合物SO₂Cl₂中O元素为-2价、Cl元素为-1价，设S元素化合价为x，根据化合价规则x+2×（-2）-1=0，据此解出x；
（2）根据仪器D的构造判断其名称；C中碱石灰除吸收含有氯气和二氧化硫的尾气，还可以防止水进入三颈瓶中；
（3）通过E中的溶液排出戊中SO₂，因此可选择饱和亚硫酸氢钠溶液；若没有乙和丁的干燥装置，会有水进入三颈瓶中，发生SO₂Cl₂的水解，据此写出反应方程式；
（4）分离相互混溶的液体混合物的方法为蒸馏；
（5）a．铜片和浓硫酸在加热条件下只能生成SO₂，而甲装置是制Cl₂的；
b．可选择活性炭催化SO₂和Cl₂的反应；
c．冷凝管B只起冷凝作用，蒸馏操作应在蒸馏烧瓶内进行；
（6）正极是SO₂Cl₂中+6价的硫得电子发生还原反应，据此写出该电极反应式．

解答 解：利用实验室制得的氯气和SO2在木炭作催化剂的作用下合成SO₂C1₂，因SO₂Cl₂是一种无色液体，极易水解生成硫酸和盐酸，遇潮湿空气会产生白雾，因此要保证参加反应的氯气和SO2是干燥的，同时要防止空气中的水汽进入三颈瓶中，为了减小生成物的损失需要使用冷凝管冷凝回流，同时要利用碱石灰吸收SO₂和氯气的尾气防污染，反应后的液体混合物可利用蒸馏进行分离，
（1）化合物SO₂Cl₂中O元素为-2价、Cl元素为-1价，令S元素化合价为x，根据化合价规则x+2×（-2）-1=0，故x=6，即S元素的化合价为+6，
故答案为：+6；
（2）根据构造可知仪器D是三颈瓶；C中碱石灰除吸收含有氯气和二氧化硫的尾气，还可以防止水进入三颈瓶中，避免SO₂Cl₂水解，
故答案为：三颈瓶；防止空气中的水进入三颈瓶；
（3）通过E中的溶液排出戊中SO₂，因此可选择饱和亚硫酸氢钠溶液；若没有乙和丁的干燥装置，会有水进入三颈瓶中，发生SO₂Cl₂的水解，反应方程式为SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄，
故答案为：饱和亚硫酸氢钠溶液；SO₂Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；
（4）可利用蒸馏操作分离相互混溶的液体混合物，
故答案为：蒸馏；
（5）a、铜片和浓硫酸在加热条件下只能生成SO₂，而甲装置是制Cl₂的，应该是浓盐酸和高锰酸钾固体，故错误；
b、可选择活性炭催化SO₂和Cl₂的反应，故b正确；
c、冷凝管B只起冷凝作用，蒸馏操作应在蒸馏烧瓶内进行，故c错误；
故答案为：b；
（6）正极是SO₂Cl₂中+6价的硫得电子发生还原反应，所以电极反应式为：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑，
故答案为：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，明确制备方案设计与评价的原则，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．