Question

【題目】氯化亞砜(SOCl2)在科研和工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛。回答下列問題：

I．工業(yè)上利用尾氣SO2與SCl2、Cl2反應(yīng)合成氯化亞砜。發(fā)生如下反應(yīng)：

①Cl2(g)+SO2(g)SO2Cl2(g) △H =-471.7kJmol-1

②SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) △H=-5.6kJmol-1

567K時，在10L密閉容器中，充入一定量的Cl2、SO2和SCl2，測得初始壓強(qiáng)為P0反應(yīng)過程中容器內(nèi)總壓強(qiáng)（P）隨時間（t）變化（反應(yīng)達(dá)到平衡時的溫度與起始溫度相同）如圖所示，起始各組分及達(dá)平衡時SO2Cl2(g)的物質(zhì)的量如表。

各組分	Cl2	SO2(g)	SCl2(g)	SO2Cl2(g)	SOCl2(g)
起始/mol	0.5	0.5	0.5	0	0
平衡/mol				0.2

（1）圖中數(shù)據(jù)顯示0～l min體系壓強(qiáng)增大的原因是____。

（2）反應(yīng)①、②達(dá)到平衡時，SCl2的轉(zhuǎn)化率為__。

（3）pK=-lgK，567K時，上述反應(yīng)②的pK=___(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，已知lg2=0.30)。

（4）567K下，若壓縮容器體積為5L，則平衡時c(SO2)__（填“大于” “小于”或“等于”）上述反應(yīng)平衡時的c(SO2)。

II.氯化亞砜常用于合成正丁酰氯。向連有尾氣吸收裝置的容器中按照物質(zhì)的量1:1.5投料比加入正丁酸和氯化亞砜，反應(yīng)為CH3CH2CH2COOH+SOCl2CH3CH2CH2COCl+SO2↑+HCl↑。實驗測得溫度和時間對反應(yīng)的影響如表：

序號	實驗方法	收率/%
1	25℃，反應(yīng)6h	73.60
2	25℃，反應(yīng)8h	74.60
3	75℃，反應(yīng)2h	75.00
4	75℃，反應(yīng)3h	76.00
5	先25℃，反應(yīng)1h；后75℃，反應(yīng)0~1h	81.10
6	先25℃，反應(yīng)1h；后75℃，反應(yīng)0~1h	87.10

（5）若開始在較高溫度下反應(yīng)，則會放出大量氣體。通過分析上表數(shù)據(jù)，選擇合理實驗方法的序號為___。說明你選用實驗方法的理由：____。

Answer 1

【答案】反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高使體系壓強(qiáng)增大 20% 0.30 大于 6 既避免了開始因反應(yīng)較快而發(fā)生原料沖 出反應(yīng)容器的危險，又使得反應(yīng)最終有較高的收率

【解析】

I．（1）由已知條件熱化學(xué)方程式可知，反應(yīng)放熱，使體系內(nèi)氣體運動加快，體積膨脹，從而使體系壓強(qiáng)增大。

答案為：反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高使體系壓強(qiáng)增大；

（2）根據(jù)反應(yīng)②SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g) △H=-5.6kJmol-1和表格數(shù)據(jù)，平衡時生成SO2Cl20.2mol，消耗SCl2為0.1mol，因此，SCl2轉(zhuǎn)化率==20%；

答案為：20%；

（3）設(shè)平衡時，SO2Cl2的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：

Cl2(g)+SO2(g)SO2Cl2(g) SO2Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g)

初始（mol） 0.5 0.5 0 x+0.1 0.5 0

變化（mol）x+0.1 x+0.1 x+0.1 0.1 0.1 0.2

平衡（mol）0.4-x 0.4-x x+0.1 x 0.4 0.2

由壓強(qiáng)圖象，4分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時的壓強(qiáng)為起始壓強(qiáng)的0.8倍。

則，x=0.2

反應(yīng)②的平衡常數(shù)K==，pK=-lgK=-lg=-（lg1- lg2）= lg2- lg1=0.30；

答案為：0.30

（4）外界條件的影響大于平衡體系內(nèi)的變化，567K下，若壓縮容器體積為5L，體系中各組分的濃度會增大，此時c(SO2)大于上述反應(yīng)平衡時的c(SO2)；

答案為：大于；

II. （5）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，一方面題中信息已說明，剛開始在較高溫度下反應(yīng)，則會放出大量氣體，會出現(xiàn)產(chǎn)生的氣體將原料沖出反應(yīng)容器的危險，另一方面第6組收率最高；

答案為：6；既避免了開始因反應(yīng)較快而發(fā)生原料沖出反應(yīng)容器的危險，又使得反應(yīng)最終有較高的收率；