Question

14．磺酰氯（SO₂Cl₂）是一種有機氯化劑，也是鋰電池正極活性物質(zhì)．已知磺酰氯是一種無色液體，熔點-54.1℃，沸點69.1℃，遇水發(fā)生劇烈水解．
（1）已知：SO₂ （g）+Cl₂ （g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂ （g）△H=a kJ•mol^-1
SO₂Cl₂（g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ•mol^-1
則反應(yīng)：SO₂（g）+Cl₂ （g）?SO₂Cl₂（g）△H=（a-b）kJ•mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$．
（2）某學習小組的同學依據(jù)反應(yīng)：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，設(shè)計的制備磺酰氯裝置如圖1．

①若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂，其反應(yīng)的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
②有關(guān)圖1所示的裝置說法正確的是bde．
a．A、E處洗氣瓶中盛放的可能分別是飽和食鹽水和飽和Na₂SO₃溶液
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭作催化劑
c．B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)從m接口通入
d．裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻
e．D處U形管中盛放的可能是堿石灰
③從化學平衡移動角度分析，反應(yīng)管通水冷卻的目的為冷凝、降溫均有利于SO₂Cl₂生成．
（3）GET公司開發(fā)的Li-SO₂Cl₂軍用電池，其示意圖如圖2所示，已知電池反應(yīng)為：2Li+SO₂Cl₂=2LiCl+SO₂↑；則電池工作時，正極的電極反應(yīng)式為SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）SO₂ （g）+Cl₂ （g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂ （g）△H=a kJ•mol^-1…Ⅰ
SO₂Cl₂（g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ•mol^-1…Ⅱ
根據(jù)蓋斯定律Ⅰ-Ⅱ計算焓變；
根據(jù)平衡常數(shù)表達式為生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積書寫；
（2）①根據(jù)濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水書寫方程式；
②a．根據(jù)飽和食鹽水和飽和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用判斷；
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭對氯氣和二氧化硫的反應(yīng)起催化作用；
c．根據(jù)B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)低處進高處出判斷；
d．根據(jù)反應(yīng)放熱，則裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻有利于利平衡正向移動判斷；
e．根據(jù)D處U形管中盛放的固體干燥劑判斷；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以水冷卻利于SO₂Cl₂的合成；
（3）正極是SO₂Cl₂中+6價的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫．

解答 解：（1）SO₂ （g）+Cl₂ （g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂ （g）△H=a kJ•mol^-1…Ⅰ
SO₂Cl₂（g）+SCl₂ （g）?2SOCl₂（g）△H=b kJ•mol^-1…Ⅱ
根據(jù)蓋斯定律Ⅰ-Ⅱ得：SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H=（a-b ）kJ•mol^-1，平衡常數(shù)K=$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$，故答案為：（a-b）；$\frac{c（SO{\;}_{2}Cl{\;}_{2}）}{c（SO{\;}_{2}）•c（Cl{\;}_{2}）}$；
（2）①若用濃鹽酸與二氧化錳為原料制取Cl₂的方程式為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
②a．A、E處洗氣瓶，干燥吸水，二氧化硫和氯氣都可以用濃硫酸干燥，而飽和食鹽水和飽和NaHSO₃溶液起不到干燥的作用，故錯誤；
b．B處反應(yīng)管內(nèi)五球中玻璃棉上的活性炭對氯氣和二氧化硫的反應(yīng)起催化作用，故正確；
c．B處反應(yīng)管冷卻水應(yīng)低處進高處出，所以從n接口通入，故錯誤；
d．裝置C處吸濾瓶應(yīng)放在冰水中冷卻，由利于平衡正向移動，提高產(chǎn)率，故正確；
e．D處U形管中盛放的固體干燥劑，可能是固體堿石灰，故正確；
故選：bde；
③SO₂（g）+Cl₂（g）?SO₂Cl₂（g）△H＜0，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以水冷卻利于SO₂Cl₂的合成，故答案為：冷凝、降溫均有利于SO₂Cl₂生成；
（3）正極是SO₂Cl₂中+6價的硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑，故答案為：SO₂Cl₂+2e^-=2Cl^-+SO₂↑．

點評 本題考查了蓋斯定律和氧化還原的相關(guān)計算、化學方程式的書寫、化學平衡常數(shù)的表達式、平衡移動和電極反應(yīng)式的書寫，難度不大，蓋斯定律注意利用方程式相加減的方法處理．