化学自习室移动版

一、化合物 SOCl₂是一种液态化合物，沸点 77℃，实验室中可用 CaSO₃和 PCl₅混合共热制备。在工业生产和化学实验中，SOCl₂是一种重要的化学试剂。在盛有 10mL 水的锥形瓶中小心地滴加 8～10 滴 SOCl₂，可观察到反应剧烈发生，液面上有白雾形成，并逸出刺激性气味的气体。

1. 指出SOCl₂的分子构型。

2. 写出CaSO₃与 PCl₅共热制备SOCl₂的化学方程式。

3. 写出 SOCl₂与H₂O完全反应的化学方程式。

4. 设计一些简单实验来验证你写出的化学方程式(3)是正确的。(只需给出实验原理和现象，无须描述实验仪器和操作)。

5. 工业上往往用 ZnCl₂·3H₂O和 SOCl₂混合共热来制取无水 ZnCl₂。说明该种制法可行性的原因。

6. SOCl₂在有机化学中作氯化剂。写出苯甲酸和 SOCl₂反应的化学方程式。

7. 为了使(6)生成的有机物与混溶在其中的过量的 SOCl₂分离，可以采用的分离操作是什么？

第一题(8 分)

1．三角锥(0.5 分)

2. CaSO₃＋2PCl₅＝CaCl₂＋2POCl₃＋SOCl₂(1分)

3. SOCl₂＋H₂O＝SO₂＋2HCl(1分)

4. 向水解产物的水溶液中通入H₂S气体有淡黄色(硫磺)沉淀析出(2H₂S＋SO₂＝3S↓＋2HO)；向另一份水解产物的水溶液中加入AgNO₃溶液有白色(AgCl)沉淀析出(Ag^＋＋Cl^－＝AgCl↓)(2分)

5. 直接加热ZnCl·3HO，由于Zn^2＋水解得不到ZnCl₂。SOCl₂与晶体ZnCl₂·3H₂O混合共热时，SOCl₂优先于 Zn²⁺与水结合生成 HCl，减少了 Zn²⁺与 H₂O 反应的程度，同时生成的HCl 抑制Zn^2＋水解，最终得到无水ZnCl₂。(1.5 分)

6．－COOH＋SOCl₂→－COCl₂＋SO₂↑＋HCl↑(1分)

7．蒸馏(1分)

二、磺酰氯(SO₂Cl₂)和亚硫酰氯(SOCl₂)均是实验室常见试剂。

已知：SO₂Cl₂(g)SO₂(g)＋Cl₂(g)　K₁ ΔH＝aKJ·mol^－1　(Ⅰ)

SO₂(g)＋Cl₂(g)＋SCl₂(g)2SOCl₂(g)　K₂  ΔH＝bkJ·mol^－1　(Ⅱ)

(1)反应：SO₂Cl₂(g)＋SCl₂(g)2SOCl₂(g)的平衡常数K＝________(用K₁、K₂表示)，该反应ΔH＝______(用a、b表示)KJ·mol^－1。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅰ)的影响，将13.5 g SO₂Cl₂充入2.0 L 的烧瓶中，在101 KPa、375 K条件下，10 min 后达到平衡，平衡时SO₂Cl₂的转化率为0.80，则0～10 min内Cl₂的平均反应速率为_________，平衡时容器内压强为________KPa，该温度下的平衡常数为________；若要减小SO₂Cl₂的转化率，除改变温度外，还可采取的措施是___________(列举一种)。

(3)磺酰氯对眼和上呼吸道黏膜有强烈的刺激性，发生泄漏时，实验室可用足量NaOH固体吸收，发生反应的化学方程式为______；亚硫酰氯遇水的化学方程式：___________。

(4)将一定量的Cl₂用稀NaOH溶液吸收，若恰好完全反应，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________；已知常温下，次氯酸的K_a＝2.5×10^－8，则该温度下NaClO水解反应的平衡常数K_b＝____。

第二题

答案　(1)K₁·K₂　a＋b

(2)0·004 mol·L^－1·min^－1　181.8　0.16　增大压强(或缩小容器体积)

(3)SO₂Cl₂＋4NaOH===Na₂SO₄＋2NaCl＋2H₂O     SOCl₂＋H₂O===SO₂↑＋2HCl↑

(4)c(Na^＋)>c(Cl^－)>c(ClO^－)>c(OH^－)>c(H^＋)        4×10^－7

解析　(1)反应SO₂Cl₂(g)＋SCl₂(g)==2SOCl₂(g)可由反应(Ⅰ)、(Ⅱ)相加得到，故其平衡常数为两者之积，反应热为两者之和。

(2)生成Cl₂的物质的量为0.08 mol，其浓度为0.04 mol·L^－1，故Cl₂的反应速率为0.004 mol·L^－1·min^－1；平衡时总物质的量为0.02 mol＋0.08 mol＋0.08 mol＝0.18 mol，故平衡时压强为×10¹ KPa＝181.8 KPa；K＝＝0.16；若要减小转化率，可通过缩小容器体积即增大压强的方法。

(3)SO₂Cl₂中硫为＋6价，氯为－1价，氢氧化钠足量时生成硫酸盐和盐酸盐；SOCl₂中硫为＋4价，水解生成SO₂及HCl。

(4)Cl₂＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H₂O，显c(Na^＋)最大，考虑到ClO^－水解显碱性，c(Cl^－)＞c(ClO^－)   c(OH^－)>c(H^＋)；HClO的电离常数与ClO^－水解常数之积等于水的离子积，故K_b＝＝4×10^－7。

三、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下图所示：

已知：

①SO₂(g)＋Cl₂(g)SO₂Cl₂     ΔH＝－97.3 KJ/mol

②硫酰氯常温下为无色液体，熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，在潮湿空气中易“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_______________。

(2)仪器b的名称为____________。

(3)装置A中发生化学反应的离子方程式为_______________________。

(4)仪器D中盛放的试剂为________。

A．无水硫酸铜 B．无水氯化钙   C．碱石灰 D．五氧化二磷

(5)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_______，分离这两种液态产物的方法是________。

(6)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________。当装置E中排出氯气0.224 L(已折算成标准状况)时，最终得到1.08 g 纯净的硫酰氯，则硫酰氯的产率为______。长期存放的硫酰氯会发黄，其原因可能为________________。

第三题

答案　(1)平衡分液漏斗内外压强，便于液体顺利流下

(2)三颈烧瓶

(3)2H^＋＋SO₃^2－===H₂O＋SO₂↑

(4)C

(5)2ClSO₃HSO₂Cl₂＋H₂SO₄　蒸馏

(6)饱和食盐水　80%　硫酰氯中溶有其分解产生的氯气

解析　(1)仪器a为恒压分液漏斗，可以平衡分液漏斗内外气压，便于液体顺利流下。

(3)装置a中硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体，故离子方程式为2H^＋＋SO===H₂O＋SO₂↑。

(4)装置C中产生硫酰氯，硫酰氯在潮湿空气中“发烟”，SO₂和Cl₂有毒，不能直接排放到大气中，要用碱石灰防止空气中的水分进入装置C，并吸收SO₂和Cl₂，故仪器D中盛放的试剂为碱石灰。

(5)氯磺酸(ClSO₃H)加热分解，制得硫酰氯的化学方程式为2ClSO₃HSO₂Cl₂＋H₂SO₄，硫酰氯沸点较低，硫酸的沸点较高，故分离硫酰氯和硫酸用蒸馏。

(6)氯气在饱和食盐水中溶解度很小，故分液漏斗C中盛放的试剂为饱和食盐水。氯气的物质的量为＝0.01 mol，

由方程式可n(SO₂Cl₂)==n(Cl₂)＝0.01 mol，故理论上生成SO₂Cl₂的质量为0.01 mol×135 g/mol＝1.35 g，故其产率为×100%＝80%；长时间存放硫酰氯易分解，生成二氧化硫和氯气，生成的氯气会溶解在硫酰氯中，从而使硫酰氯发黄。