Question

13．硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大蘇打”，又稱“海波”．已知它易溶于水，難溶于乙醇，加熱易分解．某實驗室模擬工業硫化堿法制取硫代硫酸鈉，其反應裝置及所需試劑如圖：

（1）裝置A中發生反應的化學方程式是Na₂SO₃+H₂SO_4（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）裝置B中通入SO₂反應生成Na₂S₂O₃和CO₂，其離子方程式為4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-，生成的硫代硫酸鈉粗品可用乙醇洗滌．
（3）裝置C的作用是檢驗裝置B中SO₂的吸收效率，C中試劑是品紅、溴水或KMnO₄溶液，表明SO₂吸收效率低的實驗現象是C中溶液褪色．為了使SO₂盡可能吸收完全，在不改變B中溶液濃度、體積的條件下，除了及時攪拌反應物外，還可采取的合理措施是控制SO₂的流速（或增大SO₂的接觸面積或適當升高溫度）（寫出一條）．
（4）本實驗所用的Na₂CO₃中含少量NaOH，檢驗含有NaOH的實驗方案為：取少量樣品于試管（燒杯）中，加水溶解，加入過量的CaCl₂溶液，振蕩（攪拌），靜置，用pH計測定上層清液的pH，若pH＞9.5，則含有NaOH（實驗中供選用的試劑及儀器：CaCl₂溶液、Ca（OH）₂溶液、酚酞溶液、蒸餾水、pH計、燒杯、試管、滴管．提示：室溫時CaCO₃飽和溶液的pH=9.5）

Answer 1

分析 裝置A為二氧化硫的制取：Na₂SO₃+H₂SO_4（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，B裝置為Na₂S₂O₃的生成裝置：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，二氧化硫能和品紅作用，二氧化硫能被高錳酸鉀氧化，能與溴單質，上述溶液均褪色，所以裝置C中盛放品紅、溴水或KMnO₄溶液，其作用是檢驗裝置B中SO₂的吸收效率，二氧化硫有毒，不能直接排放到空氣中，裝置D作用為尾氣吸收裝置，吸收未反應的二氧化硫．
（1）裝置A為二氧化硫的制取，亞硫酸鈉和濃硫酸發生復分解反應生成硫酸鈉和水和二氧化硫；
（2）根據題目信息SO₂、Na₂S和Na₂CO₃反應生成Na₂S₂O₃，結合質量守恒確定產物并配平，硫代硫酸鈉晶體易溶于水，難溶于乙醇生成的硫代硫酸鈉粗品可用乙醇洗滌；
（3）裝置B的作用是檢驗裝置A中SO₂的吸收效率，說明B中物質能與二氧化硫反應，且有明顯的現象，一般可為品紅、溴水或KMnO₄溶液；加快反應速率，可增大接觸面積，增大濃度、升高溫度等；
（4）已知室溫時CaCO₃飽和溶液的pH=9.5，若要檢驗氫氧化鈉存在，需加入過量CaCl₂溶液，把Na₂CO₃轉化為CaCO₃，再測量溶液的pH，若pH大于9.5，說明含有NaOH．

解答 解：（1）裝置A為二氧化硫的制取，亞硫酸鈉和濃硫酸發生復分解反應：Na₂SO₃+H₂SO_4（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，生成二氧化硫，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO_4（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）三頸燒瓶B中制取Na₂S₂O₃反應的總化學反應方程式為：4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃=CO₂↑+3Na₂S₂O₃，離子反應為：4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-，硫代硫酸鈉晶體易溶于水，難溶于乙醇，乙醇易揮發，生成的硫代硫酸鈉粗品可用乙醇洗滌，
故答案為：4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-；乙醇；
（3）裝置B的作用是檢驗裝置A中SO₂的吸收效率，說明B中物質能與二氧化硫反應，且有明顯的現象，一般可為品紅、溴水或KMnO₄溶液等，如A中SO₂吸收效率低，則B中進入較多的二氧化硫，導致B中溶液顏色很快褪色，加快反應速率，可增大氣體與液體的接觸面積，增大濃度，加快二氧化硫的流速、升高溫度等，
故答案為：品紅、溴水或KMnO₄溶液；褪色；控制SO₂的流速（或增大SO₂的接觸面積或適當升高溫度）；
（4）檢驗氫氧化鈉存在，需加入過量CaCl₂溶液，把Na₂CO₃轉化為CaCO₃，再測量溶液的pH，實驗方案為：取少量樣品于試管（燒杯）中，加水溶解，加入過量的CaCl₂溶液，振蕩（攪拌），靜置，用pH計測定上層清液的pH，若pH＞9.5，則含有NaOH，
故答案為：取少量樣品于試管（燒杯）中，加水溶解，加入過量的CaCl₂溶液，振蕩（攪拌），靜置，用pH計測定上層清液的pH，若pH＞9.5，則含有NaOH．

點評 本題考查了硫代硫酸鈉晶體制備實驗方案的設計和制備過程分析應用，主要是實驗基本操作的應用、二氧化硫的性質的探究，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握物質的性質以及實驗原理的探究，題目難度中等．