Question

6．工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如下裝置（略去部分加持儀器）模擬生成過程．

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（s）+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注，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． 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率．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（或混濁消失）．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含有ad．
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：S₂O₃²?+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 工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，利用裝置A制備二氧化硫，把分液漏斗中的濃硫酸滴入燒瓶中亞硫酸鈉中反應得到二氧化硫氣體，二氧化硫通入B裝置，裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率． 實驗中為使SO₂緩慢進入燒瓶C，需要控制控制滴加硫酸的速率，通入裝置C發生反應燒瓶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（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）          （Ⅲ）
反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發濃縮即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，得到硫代硫酸鈉，裝置D是防止倒吸的安全瓶，裝置E是吸收剩余氣體，防止污染空氣，
（1）利用液面差在一段時間不變檢驗氣密性，D可防止液體倒吸，E中盛放NaOH溶液進行尾氣處理；
（2）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，結合燒杯C中的反應分析；
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧氣的體積比，使氣體充分混合，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，應使二氧化硫的生成速率慢，可以從滴入酸的速率控制，燒瓶C中反應達到終點說明恰好反應生成硫代硫酸鈉，溶液變澄清，玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器；
（4）檢測產品中是否存在Na₂SO₄，先加鹽酸排除干擾，再利用氯化鋇檢驗硫酸根離子

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）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，由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）
可知，（Ⅰ）×2+（Ⅱ）+（Ⅲ）×3，得到總反應為2Na₂S（aq）+Na₂SO₃（aq）+3SO₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃（aq），則C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧氣的體積比，使氣體充分混合，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，應使二氧化硫的生成速率慢，可以從滴入酸的速率控制，根據C中發生的反應可知，燒瓶C中反應達到終點發生反應為硫與亞硫酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，反：應的現象為溶液變澄清（或混濁消失），玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器，燒杯，錐形瓶加熱需要墊石棉網，試管蒸發皿直接加熱，選ad，
故答案為：控制滴加硫酸的速度，溶液變澄清（或混濁消失），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、化學計算等，側重實驗分析能力及知識綜合應用能力的考查，可以利用總反應的分析，題目難度中等．