Question

17．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）在工業生產、醫藥制造業中被廣泛應用，工業普遍使用Na₂SO₃與硫磺（S）共煮得到，裝置如圖1．
已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在．
（1）步驟1：打開K₁、關閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量甲并加熱，寫出反應的方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O．
（2）步驟2：始終保持C中溶液呈堿性，反應一段時間后，硫粉的量逐漸減少，打開K₂、關閉K₁并停止加熱．
①C中溶液須保持呈堿性的原因：若呈酸性，則CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑、
S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓．（用離子方程式表示）
②裝置B、D的試劑相同，均為氫氧化鈉溶液．
步驟3：將C中所得混合物分離提純后得產品．
（3）利用反應2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂也能制備Na₂S₂O₃．所需儀器如圖2，按氣流方向連接各儀器，接口順序為：a→g，h→b，c→e，f→d．

（4）裝置乙盛裝的試劑是：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液．
（5）Na₂S₂O₃還原性較強，工業上常用作除去溶液中殘留的Cl₂，該反應的離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．
（6）請設計簡單的實驗方案，證明上述殘留的Cl₂被還原成了Cl^-：取少量反應后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-．

Answer 1

分析 （1）由實驗裝置可知，Na₂SO₃與硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸鈉，裝置C中試劑為Na₂CO₃溶液和硫粉，所以試劑甲與銅片反應生成SO₂，則試劑甲為濃硫酸，銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫；
（2）①碳酸根，硫代硫酸根與氫離子不共存；
②裝置B、D中應盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環境；
（3）裝置gh是濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體的裝置，裝置bc是安全瓶，導氣管略露出膠塞，起到防止倒吸的作用，二氧化硫是污染性氣體實驗結束后不能排放到大氣中，裝置d中的反應結束后，先關閉分液漏斗旋塞，接下來的操作是關閉K₁打開K₂；
（4）裝置乙中發生反應2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（5）Na₂S₂O₃與氯氣反應生成硫酸根；
（6）加入硝酸鋇除掉硫酸根，然后檢驗氯離子．

解答 解：（1）由實驗裝置可知，Na₂SO₃與硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸鈉，裝置C中試劑為Na₂CO₃溶液和硫粉，所以試劑甲與銅片反應生成SO₂，則試劑甲為濃硫酸，銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，反應方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O；
（2）①碳酸根，硫代硫酸根與氫離子不共存，離子方程式：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑、S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓，
故答案為：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑、S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓；
②裝置B、D中應盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環境，故答案為：氫氧化鈉溶液；
（3）裝置gh是濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體的裝置，裝置bc是安全瓶，導氣管略露出膠塞，起到防止倒吸的作用，二氧化硫是污染性氣體實驗結束后不能排放到大氣中，裝置d中的反應結束后，先關閉分液漏斗旋塞，接下來的操作是關閉K₁打開K₂，接口順序為：a→g，h→b，c→e，f→d或  a→h，g→b，c→e，f→d，
故答案為：g、h、b、c、e、f或  h、g、b、c、e、f；
（4）裝置乙中發生反應2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，盛裝的試劑是Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，
故答案為：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液；
（5）Na₂S₂O₃與氯氣反應生成硫酸根，離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（6）加入硝酸鋇除掉硫酸根，然后檢驗氯離子．取少量反應后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-，
故答案為：取少量反應后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-．

點評 本題考查物質的制備，屬于中等難度試題的考查，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．