Question

4．硫代硫酸鈉，又名大蘇打、海波．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），回答下列問題：
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）硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可用做分析試劑及鞣革的還原劑，它受熱、遇酸易分解．
（4）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．
（2）先向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄．
（3）等Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結束反應．過濾C中混合物，濾液水浴加熱濃縮，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，得到產品．
【回答問題】
（1）儀器B、D作用是安全瓶；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）C中反應化學方程式2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂．
（3）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．
（所需試劑從稀硝酸、稀硫酸、稀鹽酸、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．
（4）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空氣排盡后，再向C中燒瓶加入硫化鈉和碳酸鈉混合溶液．
（5）Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，常用作脫氯劑，該反應的離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+1OH⁺．

Answer 1

分析 （1）儀器B和D的名稱是廣口瓶，作用主要是作安全瓶，防止倒吸；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；
（2）依據題給信息得出反應物和生成物，依據氧化還原反應原理，書寫化學反應方程式即可；
（3）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；
（4）根據亞硫酸鈉易被氧化生成硫酸鈉分析；
（5）Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，則氯氣被還原為氯離子．

解答 解：（1）因為生成的二氧化硫易溶于水溶液，所以要防止倒吸，則B和D瓶的作用是作安全瓶，防止倒吸；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：安全瓶；B；
（2）Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃，化合價變化的元素只有S，故化學反應方程式為：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，故答案為：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（3）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：過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸；
（4）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，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；
（5）Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，則氯氣被還原為氯離子，離子反應為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

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，綜合性較強．