光气等制备.docx

1、 一、光气介绍 光气（化学式：COCl2），碳酰氯的俗名。又名“光成气”的简称，译自 希腊文 phos（光）+gene（产生）。光气最初是由氯仿受光照分解 产生，故有此名。光气从化学结构上看是碳酸的二酰氯衍生物，是非 常活泼的亲电试剂。 光气常温下为无色气体，有腐草味，用作有机合成、农药、药物、 染料及其他化工制品的中间体。脂肪族氯烃类（如四氯化碳、氯仿、 三氯乙烯等）燃烧时可产生光气。化学性质不稳定，遇水迅速水解， 生成氯化氢。反应方程式：COCl2+H2O=2HCl+CO2 1、实验室制取时，可用四氯化碳与发烟硫酸反应。将四氯化碳加 热至 55-60，滴加入发烟硫酸，即发生逸出光气，如需使

2、用液态光 气，则将发生的光气加以冷凝。 反应方程式：SO3+CCl4SO2Cl2+COCl2 2、工业上通常采用一氧化碳与氯气的反应得到光气。这是一个强 烈放热的反应， 反应方程式：Cl2+COCOCl2 3、氯仿与双氧水直接反应： 反应方程式：CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2氯仿保管不当 易被氧化产生光气。 也可用双氧水制出氧气后与氯仿反应：2CHCl3+O2=2HCl+2COCl2 万一有光气漏逸, 微量时可用水蒸汽冲散；较大量时, 可用液氨喷 雾解毒， 也可被苛性钠溶液吸收。 COCl2+4NH3CO(NH2)2+2NH4Cl 高考试题高考试题 例 1、（2012 年全国

3、卷 27）光气（COCl2）在塑料、制革、制药 等工业中有许多用途，工业上采用高温下 CO 与 Cl2在活性炭催化下 合成。 （3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气， 其反应的化学方程式为； 【答案】【答案】CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2 例 2、（2013 年海南卷 19）图 A 所示的转化关系中(具体反应条件略)， a、b、c 和 d 分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物， i 的溶液为常见的酸，a 的一种同素异形体的晶胞如图 B 所示。 回答下列问题： (1)图 B 对应的物质名称是_，其晶胞中的原子数为_，晶体类型为 _。 (2)

4、d 中元素的原子核外电子排布式为_。 (3)图 A 中由二种元素组成的物质中， 沸点最高的是_， 原因是_， 该物质的分子构型为_，中心原子的杂化轨道类型为_。 (4)图 A 中的双原子分子中，极性最大的分子是_。 (5)k 的分子式为_， 中心原子的杂化轨道类型为_， 属于_分子(填“极 性”或“非极性”)。 【答案】【答案】(1)金刚石；金刚石；8；原子晶体；原子晶体 (2)1s22s22p63s23p5 (3)H2O 分子间形成氢键；分子间形成氢键；V 形形(或角形或角形)；sp3 (4)HCl (5)COCl2；sp2；极性；极性 【解析】（1）每个原子周围有 4 个键，判断为金刚石。

5、（2）a 为 C， 则 b 为 H2、 c 为 O2， 因 i 是常见的酸， 只由 b、 d 形成可判断为盐酸， 则 d 为 Cl2。（3）除 a、b、c、d 外，f 为 CO，g 为 CO2，i 为 HCl， 而 k 与水反应生成 CO2与盐酸，该反应没在教材中出现过，且由 f、d 反应得到，应含 C、O、Cl 三种元素，只能判断为 COCl2（光气）。 所有两元素形成的物质中，只有水是液态，其它都是气体。（4）所有 双原子分子中，只有 H、Cl 电负性差值最大，因而极性最大。（5） COCl2中羰基的平面结构显示其为 sp2杂化。 二丶二丶氯化亚砜介绍氯化亚砜介绍 氯化亚砜，氯化亚砜，淡黄

6、色至红色、发烟液体，有强烈刺激气味。可混溶于 苯、氯仿、四氯化碳等有机溶剂。遇水水解，加热分解。主要用于制 造酰基氯化物，还用于农药、医药、染料等的生产。 一：空间构型与杂化方式 方法一：（6+0+2）/2=4，是 sp3杂化，中心原子硫和两个氯原子 呈共价键，硫自身含有两对孤对电子（其中一对与氧原子配位）， 因此中心原子 S 为 sp3杂化，呈三角锥形。 方法二：根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型，SOCl2中 S 原子成 2 个 S-Cl 键，1 个 S=O，价层电子对个数=键个数+孤电子 对个数=3+（6112）/2=4，杂化轨道数是 4，故 S 原子采取 sp3杂化，含一对孤电子，

7、分子形状为三角锥形。 二、高考题回顾 例 1、（09 年海南化学15）LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该 电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4SOCl2。电池的 总反应可表示为：4Li+2SOCl2=4LiCl+S +SO2。 请回答下列问题： （1） 电池的负极材料为 ， 发生的电极反应为 ； （2）电池正极发生的电极反应为 ； （3）SOCl2易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3和 NaCl 生成。如果把少量水滴到 SOCl2中，实验现象 是 ，反应的化学方程式为 ； （ 4 ） 组 装 该 电 池 必 须 在 无 水 、 无 氧 的

8、条 件 下 进 行 ， 原 因 是 。 【答案】（1）锂 Li2e =Li （2）2SOCl24e =4ClSSO2 （3）出现白雾，有刺激性气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl （4）锂是活泼金属，易与 H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应 三、模拟题回顾 例 2、氯化亚砜（SOCl2）为无色或浅黄色发烟液体，易挥发，遇水分 解，其制取过程的相关反应如下： S(s）+Cl2(g）S Cl2 (l） （） SCl2(l）+ SO2 (l）=SOCl2(l）+ SO2 (g） （） 已知二氯化硫（SCl2）熔点-78C，沸点 59C，下图是实验室由氯气 与硫合成二氯化硫的装置。 （1）

9、仪器组装完成后，首先进行的一步操作是 ；反 应前要先排尽系统中空气，此做法目的是 。 （2） 装置 B 盛放的药品是 ， 装置 D 中玻璃仪器的名称是 ， 向其中放入一定量的硫粉，加热使之融化，轻轻摇动使硫附着在容器 的内壁，形成一薄层膜，这样做的优点是 。 （3）实验时，为防止 E 中液体挥发，可采取的措施是_。装置 F （ 盛 放 碱 石 灰 ） 有 两 个 作 用 ： 一 是 吸 收 多 余 的 氯 气 ， 另 一 个 是 。 （4） 工业上以硫黄、 液氯和液体三氧化硫为原料， 能生产高纯度 （99% 以上）氯化亚砜，为使三种原料恰好完全反应，三者的物质的量比为 _；氯化亚砜遇水易分解，

10、请设计简单的实验来验证氯化亚砜与 水完全反应的产物，简要说明实验操作、现象和结论_。 已知：SOCl2+4NaOHNa2SO3+2NaCl+2H2O 供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、氯化钡溶液、硝酸银溶液、品红溶 液 【答案】（1）检查装置气密性 防止加热硫粉时，空气中的氧气与 硫粉反应 （2）饱和食盐水；蒸馏烧瓶 增大反应物接触面积（使反应更加充 分） （3）将锥形瓶放入冰水中冷却（冷水浴或冰水浴）；防止空气中水蒸 气进入 （4）1:1:1；分别取两份水解后的溶液于试管中，向其中一支试管中 加入品红溶液，品红褪色，说明有二氧化硫生成；向另一支试管中加 入硝酸银溶液，生成白色沉淀，说明有 HCl

11、 生成。 （3 分，操作 1 分， 每检出 1 种水解产物得 1 分。以上仅为参考答案，只要设计合理均给 分。） 例 3、二氯亚砜（SOCl2）是一种无色易挥发液体，与水剧烈水解生成 两种气体，常用作脱水剂，其熔点-105，沸点 79，140以上时 易分解 （1）用硫黄（用 S 表示）、液氯和三氧化硫为原料在一定条件合成 氯化亚砜，原子利用率达 100%，则三者的物质的量比为 写 出 SOCl2吸收水蒸气的化学方程式 （2）甲同学设计如图装置用 ZnCl2xH2O 晶体制取无水 ZnCl2，回收 剩余的 SOCl2并验证生成物中含有 SO2（夹持及加热装置略） 装置的连接顺序为 AB_ 冷凝管

12、的进水口是_（填“a”或“b”） 实验结束后，为检测 ZnCl2xH2O 晶体是否完全脱水，称取蒸干后 的固体 ag 溶于水，加入足量稀硝酸和硝酸银溶液，过滤，洗涤，干 燥，称得固体为 bg若 a/b=_（保留一位小数），即可证明 ZnCl2 xH2O 晶体已完全脱水 乙同学认为直接将 ZnCl2xH2O 晶体置于坩埚中加热灼烧即可得到 无水 ZnCI2，但大家说此方法不可行，请用化学方程式解释原因_ （3）丙同学认为 SOC12还可用作由 FeCl36H2O 制取无水 FeCl3的脱 水剂，但丁同学认为该实验会发生氧化还原反应戊同学设计了如下 实验方案判断丁同学的观点： 取少量 FeCl36

13、H2O 于试管中，加入过量 SOCl2，振荡使两种物质充 分反应；再往试管中加水溶解，滴加 KSCN 溶液，若_，则证明脱水 过程中发生了氧化还原反应按照戊同学的思路方法，还可以选择证 明_或_（填离子符号）是否存在证明该过程是否发生了氧化还原 反应 【答案】（1）2：3：1；SOCl2+H2O=SO2+2HCl； （2） A中 SOCl2吸收结晶水得到 SO2与HCl， 用冰水冷却收集 SOCl2， 浓硫酸吸收水蒸气，防止溶液中水蒸气加入 B 中，用品红溶液检验二 氧化硫， 用氢氧化钠溶液吸收尾气中二氧化硫与 HCl， 防止污染环境， E 装置防止倒吸，装置的连接顺序为 ABDEFC， 故答

14、案为：D；E；F；C； 逆流冷却效果好，应从 b 口进水， 2.1； ZnCl2xH2O2HCl+ZnO+（x-1）H2O； （3）若发生氧化还原反应，则 Fe3+会被还原为 Fe2+，而 SOCl2水解得 到 SO2会被氧化为 H2SO4， 可以检验硫酸根、 亚铁离子或铁离子判断， 检验铁离子，滴加 KSCN 溶液，若没有明显现象，则证明脱水过程中 发生了氧化还原反应， 故答案为：没有明显现象；Fe2+、SO42-。 三、氯化硫介绍 氯化硫（即二氯化二硫），有特殊气味。在空气中发烟雾，对粘膜有 刺激性。能与苯、醚、三氯甲烷和四氯化碳等多种有机溶剂相混溶； 遇水、醇即分解。 例 1、二氯化二硫

15、(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如图所 示。常温下 S2Cl2是一种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色 的气体。下列说法错误的是 AS2Cl2的结构式为 Cl-S-S-Cl BS2Cl2为含有极性键和非极性键的非极性分子 CS2Br2与 S2Cl2结构相似，熔沸点：S2Br2S2Cl2 DS2Cl2与 H2O 反应的化学方程式可能为：2S2Cl2+2H2O=SO2+3S +4HCl 例2、 二氯化二硫 （S2Cl2） 在工业上用于橡胶的硫化。 为在实验室合成 S2Cl2， 某化学研究性学习小组查阅了有关资料，得到如下信息： 将干燥的氯气在 110140与硫反应，即

16、可得 S2Cl2粗品。 有关物质的部分性质如下表 设计实验装置图如下： 上图中有一处重大缺陷，请你提出改进意见：_。利用改进 后的正确装置进行实验，请回答下列问题： E 中反应的化学方程式：_。 C 中的试剂是_。长导管 F 有导气、_的作用。 实验开始后，对于 B、E 两处酒精灯的点燃顺序是_； a.先 B 后 E b.先 E 后 B c.一起点燃 你选择的理由是_。 如果在加热 E 时温度过高，对实验结果的影响是_。 S2Cl2粗品中可能混有的杂质是（填写两种）_、_，为 了提高 S2Cl2的纯度，关键的操作是控制好温度和_。 【答案】在 G 和 H 之间增加干燥装置 2S+Cl2S2Cl

17、2 饱和食盐水；冷凝 a；防止装置内的氧气与 S 反应 产率降低或产品中含有较多的杂质 SCl2；Cl2（或 S）；控制浓盐酸的滴速不要过快 四二氯化砜介绍 二氯化砜也叫磺酰氯SO2Cl2，无色发烟液体，有强烈的刺激性臭味，用作 药剂、有机氯化剂，及用于制造染料、橡胶等。硫酰氯在高温时分解成 SO2 和 Cl2。磺酰氯为腐蚀物品。遇水放出有毒氯化氢及硫化物气体。受热产生 有毒硫化物和氯化物烟雾。库房通风低温干燥。与碱类、食品添加剂分开 存放。 遇水发生剧烈反应， 散发出具有刺激性和腐蚀性的氯化氢气体并产生硫 酸雾。对很多金属尤其是潮湿空气存在下有腐蚀性。磺酰氯水解时两个氯 原子被羟基取代，生成

18、硫酸和盐酸。 SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 例 1、磺酰氯（SO2Cl2）是一种重要的有机合成试剂，实验室可利用 SO2与 Cl2在活性炭作用下反应制取少量的 SO2Cl2，装置如下图所示（有 些夹持装置省略）。已知 SO2Cl2的熔点为54.1 ，沸点为 69.1 ，遇 水能发生剧烈的水解反应，并产生白雾 （1） 仪器 a 的名称： _， 仪器 e 中的导管的作用是： _。 （2）C 中发生的反应方程式是：_，仪器 c 的作用是： _。 （ 3 ） A装 置 是 实 验 室 制 无 色 气 体 甲 ， 其 离 子 方 程 式 ： _。 （4）B 中装的试剂是：_。 （5）反应

19、结束后，将 C 中产物分离的实验操作是_。 （6）分离产物后，向获得的 SO2Cl2中加入足量 NaOH 溶液，振荡、 静止得到无色溶液乙。 写出该反应的离子方程式：_； 检验溶液乙中存在 Cl-的方法是：_。 【答案】（1）蒸馏烧瓶（1 分） 平衡气压，使漏斗内的液体顺利流 下 （1 分） （2）SO2+ Cl2 = SO2Cl2 （2 分） 吸收尾气 Cl2、SO2，防止环境 污染，同时防止空气中的水蒸气进入 C 装置引起磺酰氯水解 （2 分） （3）2H+ SO32 = H2O + SO2 （1 分） （4）浓 H2SO4 （1 分） （5）蒸馏 （1 分） （6） SO2Cl24OH

20、=2ClSO422H2O （2 分） 取少量乙于试管中，加入足量 Ba(NO3)2溶液，静置，取上层清液加 入硝酸酸化的 AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则乙中存在 Cl （3 分） 五丶羰基硫介绍 羰基硫（COS）和 CS2是大气污染物二氧化硫的主要来源。其中,COS 是一 种广泛存在于石油、天然气、水煤气和工业尾气中的有毒有害气体，对工 业催化剂具有很强的毒害作用，它能在大气中氧化成二氧化硫,导致酸雨和 雾霾，对地球环境和人类健康造成严重危害。 羰基硫（COS）可作为一种熏蒸剂，能防止某些昆虫的危害，其分子结 构和 CO2相似。 （1）电子式为： （2）由 CO 和 H2S 在一定条件下反应制得。H2S(g)+CO(g) COS(g)+H2(g) （2017 高考涉及） （3）它可以发生水解：COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g) （ 4 ） 羰 基 硫 （ COS ） 用 氢 氧 化 钠 溶 液 处 理 及 利 用 ： COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O