Question

5．工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如圖所示裝置（略去部分加持儀器）模擬生成過程．（C裝置中盛裝Na₂S和Na₂SO₃混合溶液）

燒瓶C中發生反應如下：
Na₂S+H₂O+SO₂=Na₂SO₃+H₂S  （Ⅰ）  
2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O  （Ⅱ） 
S+Na₂SO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O   （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注，若液柱高度保持不變，則整個裝置氣密性良好．
（2）裝置D的作用是防止倒吸，裝置E中為NaOH溶液．
（3）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和Na₂SO₃物質的量之比為2：1．
（4）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
（5）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（或混濁消失）．
（6）反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發濃縮即可析出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：S₂O₃²?+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 （1）利用液面差在一段時間不變檢驗氣密性；
（2）D可防止液體倒吸，E中盛放NaOH溶液進行尾氣處理；
（3）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，結合燒杯C中的反應分析；
（4）觀察SO₂的生成速率，裝置B中的溶液不能與二氧化硫反應也不能吸收二氧化硫，據此答題；
（5）根據C中發生的反應可知，燒瓶C中反應達到終點發生的反應為硫與亞硫酸鈉反應生成硫代硫酸鈉；
（6）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，
故答案為：液柱高度保持不變；
（2）D中左側為短導管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用，可選用NaOH溶液，
故答案為：防止倒吸；NaOH；
（3）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；
（4）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，
故答案為：c；
（5）根據C中發生的反應可知，燒瓶C中反應達到終點發生反應為硫與亞硫酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，反：應的現象為溶液變澄清（或混濁消失），
故答案為：溶液變澄清（或混濁消失）；
（6）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 本題考查實驗方案的分析與評價，涉及氣密性檢驗、離子檢驗、對操作的分析評價、化學計算等，側重實驗分析能力及知識綜合應用能力的考查，（3）為易錯點，可以利用總反應的分析，題目難度中等．