Question

1．硫代硫酸鈉是一種重要的化工產品．某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）．
I．【查閱資料】
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無沉淀生成．
（2）向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃；所得產品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
（3）Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl．
II．【制備產品】
實驗裝置如圖所示（省略夾持裝置）：

實驗步驟：
（1）檢查裝置氣密性，按圖示加入試劑．
儀器a的名稱是分液漏斗；E中的試劑是B（選填下列字母編號）．
A．稀H₂SO₄          B．NaOH溶液           C．飽和NaHSO₃溶液
（2）先向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液，再向A中燒瓶滴加H₂SO₄．
（3）等Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結束反應．過濾C中混合物，濾液蒸發（填寫操作名稱）、結晶、過濾、洗滌、干燥，得到產品．
III．【探究與反思】
（1）為驗證產品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，該小組設計了以下實驗方案，請將方案補充完整．（所需試劑從稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀HCl、蒸餾水中選擇）
取適量產品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl，
若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則可確定產品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．
（2）為減少裝置C中生成Na₂SO₄的量，在不改變原有裝置的基礎上對實驗步驟（2）進行了改進，改進后的操作是先向A中燒瓶滴加濃硫酸，產生的氣體將裝置中的空氣排盡后，再向C中燒瓶加入硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液；防止Na₂SO₃被空氣中的氧氣氧化
（3）Na₂S₂O₃•5H₂O的溶液度隨溫度升高顯著增大，所得產品通過重結晶方法提純．
（4）利用黃銅礦冶煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃．方法為：
①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾．
②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe₂O₃．
a．除去Al³⁺的離子方程式是Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-．
b．選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO．
提供的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、碘水所選試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液．

Answer 1

分析 濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，用B裝置收集二氧化硫，C中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，D為安全瓶，防倒吸，二氧化硫有毒不能直接排空，用堿液吸收尾氣，
Ⅱ．（1）儀器a的名稱是分液漏斗；E裝置目的是吸收剩余的二氧化硫，因為二氧化硫能與氫氧化鈉溶液反應，與稀H₂SO₄和飽和NaHSO₃溶液不反應；
（3）從溶液中制取固體，應該采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥方法；
Ⅲ．（1）根據：Na₂S₂O₃•5H₂O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl；硝酸、硫酸、鹽酸等性質比較可知；
（2）根據亞硫酸鈉易被氧化生成硫酸鈉分析，；
（3）根據重結晶的適用范圍分析，將Na₂S₂O₃結晶析出的操作應為：蒸發、結晶、過濾、洗滌、干燥，所得產品通過重結晶方法提純；
（4）a．氧化鋁是兩性氧化物，能和強酸以及強堿反應，除去鋁離子的反應是利用過量氫氧化鈉溶液和鋁離子反應生成偏鋁酸鈉；
b．酸性高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子，使得高錳酸鉀溶液褪色；

解答 解：濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，用B裝置收集二氧化硫，C中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，D為安全瓶，防倒吸，二氧化硫有毒不能直接排空，用堿液吸收尾氣，
Ⅱ．（1）儀器a的名稱是分液漏斗；E中的試劑是NaOH溶液，目的是吸收剩余的二氧化硫，因為二氧化硫能與氫氧化鈉溶液反應，與稀H₂SO₄和飽和NaHSO₃溶液不反應，
故答案為：分液漏斗；B；
（3）等Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結束反應．過濾C中混合物，濾液蒸發、結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發；
Ⅲ．（1）根據：Na₂S₂O₃•5H₂O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl，以及硝酸具有強氧化性、加入硫酸會引入硫酸根離子可知，取適量產品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則可以確定產品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，
故答案為：滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生；
（2）因為亞硫酸鈉易被氧化生成硫酸鈉，所以為減少裝置C中生成Na₂SO₄的量，改進后的操作是先向A中燒瓶滴加濃硫酸，產生的氣體將裝置中的空氣排盡后，再向C中燒瓶加入硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液，防止Na₂SO₃被空氣中的氧氣氧化，
故答案為：先向A中燒瓶滴加濃硫酸，產生的氣體將裝置中的空氣排盡后，再向C中燒瓶加入硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液；防止Na₂SO₃被空氣中的氧氣氧化；
（3）Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解度隨溫度升高顯著增大，將Na₂S₂O₃結晶析出的操作應為：蒸發、結晶、過濾、洗滌、干燥，所得產品通過重結晶方法提純，故答案為：重結晶．
（4）a．氧化鋁是兩性氧化物，能和強酸以及強堿反應，除去鋁離子的反應是利用過量氫氧化鈉溶液和鋁離子反應生成偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為：Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-．故答案為：Al³⁺+4OH^-=2H₂O+AlO₂^-；
b．酸性高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子，使得高錳酸鉀溶液褪色，故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液．

點評 本題以某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）為載體，考查了物質的分離提純、檢驗、設計優化等，側重考查學生分析、基本操作、實驗方案設計等能力，題目難度中等．