Question

19．工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如圖所示裝置（略去部分夾持儀器）模擬生產過程．

燒瓶C中發生反應如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）（Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）（Ⅱ）
S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）（Ⅲ）
（1）儀器組裝完成后，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則整個裝置氣密性良好，裝置D的作用是防止倒吸，裝置E中為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）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，其中的液體最好選擇c
a、蒸餾水
b、飽和Na₂SO₃溶液
c、飽和NaHSO₃溶液
d、飽和NaHCO₃溶液
實驗中，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度，已知反應（Ⅲ）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），反應后期可用酒精燈適當加熱燒瓶A，實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網的儀器還有a d
a、燒杯b、蒸發皿c、試管d、錐形瓶
（4）反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質，利用所給試劑設計實驗，檢測產品中是否存在Na₂SO₄，簡要說明實驗操作、現象和結論：取少量產品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質
已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O，供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 裝置A中制備二氧化硫，C中二氧化硫、硫化鈉與亞硫酸鈉反應生成Na₂S₂O₃，E裝置進行尾氣處理，防止污染空氣，可以盛放氫氧化鈉反應，D為安全瓶，防止倒吸，裝置B可用來觀察SO₂的生成速率，也可以根據長頸漏斗中液面變化判斷裝置是否發生堵塞等作用．
（1）液柱高度保持不變，說明氣密性良好；D中左側為短導管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用；
（2）根據題目所給3個反應，可得出對應關系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反應時同時生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃；
（3）觀察SO₂的生成速率，發生強酸制取弱酸的反應，Ⅲ中發生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反應達到終點是S完全溶解，燒杯、錐形瓶需要加熱時必須使用石棉網，蒸發皿、試管可直接加熱．
（4）加入鹽酸，Na₂S₂O₃反應生成S沉淀，所以靜置后取上層清液，滴加BaCl₂溶液，檢驗溶液中是否含有硫酸根離子．

解答 解：（1）儀器組裝完成后，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則氣密性良好；D中左側為短導管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用，可選用NaOH溶液，
故答案為：液柱高度保持不變；防止倒吸；NaOH；
（2）根據題目所給3個反應，可得出對應關系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反應時同時生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃，所以燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）觀察SO₂的生成速率，發生強酸制取弱酸的反應，a不生成二氧化硫，bd中物質均與二氧化硫反應，只有c中飽和NaHSO₃溶液適合制取二氧化硫；Ⅲ中發生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反應達到終點是S完全溶解，可觀察到溶液變澄清（或渾濁消失）；燒杯、錐形瓶需要加熱時必須使用石棉網，
故答案為：c；控制滴加硫酸的速度；溶液變澄清（或渾濁消失）；ad；
（4）檢測產品中是否存在Na₂SO₄，操作、現象和結論為取少量產品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質，
故答案為：取少量產品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質．

點評 本題考查實驗方案的分析與評價，涉及氣密性檢驗、離子檢驗、對操作的分析評價等，側重實驗分析能力及知識綜合應用能力的考查，（2）為易錯點，可以利用總反應的分析，題目難度中等．