Question

12．工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，某小組同學用如下裝置（略去部分夾持儀器，氣密性已檢驗）模擬生產過程．實驗步驟是：先向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂SO₃混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄；待Na₂S和Na₂SO₃完全消耗后，過濾C中混合物，濾液經結晶即得到產品．
已知：i．燒瓶C中發生反應如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）　（a）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）　（b）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）　 （c）
ii．BaS₂O₃易溶于水．
（1）E中的試劑是NaOH溶液．
（2）為提高產品純度，應使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1．
（3）已知反應（c）相對較慢，則燒瓶C中反應達到終點的現象是溶液變澄清（或渾濁消失）．
（4）產品中常含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．該小組設計了以下實驗方案進行檢驗．

步驟	實驗操作	實驗現象
I	取適量產品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液	有白色沉淀生成
II	過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入 足量稀鹽酸	沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生

①步驟II中加入的試劑可以是B（填序號）．
A．稀硫酸   B．稀鹽酸   C．稀硝酸   D．氫氧化鈉溶液
②步驟II設計過濾操作的目的是（用化學方程式和簡要文字表述）分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發生反應：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實驗觀察．
（5）為減少裝置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改變原有裝置的基礎上對原實驗步驟進行了改進，改進后的操作是先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液．
（6）Na₂S₂O₃常用作脫氯劑．Na₂S₂O₃溶液與Cl₂反應的離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據實驗流程分析可知，實驗最后有二氧化硫或硫化氫等尾氣，會污染空氣，要用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）根據反應Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）可知，Na₂S和Na₂SO₃反應的總方程式為2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，據此計算；
（3）根據題中反應原理可知，反應的最后一步是硫與亞硫酸鈉反應，反應達到終點時，應是硫與亞硫酸鈉恰好完全反應，據此判斷反應的現象；
（4）檢驗產品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向樣品的溶液中加入氯化鋇，若有沉淀，則有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再將沉淀過濾、洗滌后，向沉淀中加入稀鹽酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則說明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，據此答題；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以減小溶液中的硫酸鈉的產生；
（6）Na₂S₂O₃溶液與Cl₂發生氧化還原反應，生成硫酸根和氯離子，根據電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）根據實驗流程分析可知，實驗最后有二氧化硫或硫化氫等尾氣，會污染空氣，要用氫氧化鈉溶液吸收，所以E中的試劑是NaOH溶液，
故答案為：NaOH溶液；
（2）根據反應Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）可知，Na₂S和Na₂SO₃反應的總方程式為2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，所以Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）根據題中反應原理可知，反應的最后一步是硫與亞硫酸鈉反應，反應達到終點時，應是硫與亞硫酸鈉恰好完全反應，此時的現象是溶液變澄清（或渾濁消失），
故答案為：溶液變澄清（或渾濁消失）；
（4）檢驗產品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向樣品的溶液中加入氯化鋇，若有沉淀，則有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再將沉淀過濾、洗滌后，向沉淀中加入稀鹽酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則說明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，
①根據上面的分析可知，步驟II中加入的試劑可以是稀鹽酸，故選B；
 ②步驟II設計過濾操作的目的是分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發生反應：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實驗觀察，
故答案為：分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發生反應：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實驗觀察；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以減小溶液中的硫酸鈉的產生，所以為減少裝置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改變原有裝置的基礎上對原實驗步驟進行了改進，改進后的操作是先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液，
故答案為：先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液；
（6）Na₂S₂O₃溶液與Cl₂發生氧化還原反應，生成硫酸根和氯離子，反應的離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

點評 本題主要考查物質的制備、性質以及含量的測定，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范嚴謹的實驗設計能力，提高學生的學科素養，難度較大．