Question

15．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（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與Na₂SO₃的物質的量之比為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、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 A中的亞硫酸鈉中加入濃硫酸生成二氧化硫，裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，為提高產品純度，應使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，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、冷卻結晶即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，E中盛放NaOH溶液進行尾氣處理，防止含硫化合物排放在環境中，
（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）觀察SO₂的生成速率，發生強酸制取弱酸的反應，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，應控制B中硫酸的加入速度，Ⅲ中發生S（s）+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）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中左側為短導管可防止液體倒吸，E中盛放NaOH溶液進行尾氣處理，防止含硫化合物排放在環境中，
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{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃（aq），則C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）觀察SO₂的生成速率，發生強酸制取弱酸的反應，a不生成二氧化硫，bd中物質均與二氧化硫反應，只有c中飽和NaHSO₃溶液適合制取二氧化硫；為使SO₂緩慢進入燒瓶C，應控制B中滴加硫酸的速度，Ⅲ中發生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\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 本題主要考查氣密性檢驗、氧化還原反應及離子檢驗等，側重實驗分析能力及知識綜合應用能力的考查，題目難度中等，注意（2）中發生的反應及總反應的分析為易錯點．