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【题目】实验室用如下图所示的装置,模拟工业用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O的过程。

锥形瓶C中发生反应:

Na2S+H2O+SO2Na2SO3+S

2H2S+SO23S+2H2O

S+Na2SO3Na2S2O3

(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若__________________,则整个装置气密性良好。装置D的作用是_________。装置E中为_________溶液。

(2)装置B可用于观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择_________

a.饱和食盐水 b.饱和Na2SO3溶液 c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液

锥形瓶C的溶液中含有Na2S和过量的Na2SO3.已知反应③的速率是三个反应中最慢的,则锥形瓶C中反应达到终点的现象是__________

(3)反应结束后,锥形瓶C的溶液中除含Na2S2O3,还可能含Na2SO3Na2SO4等杂质。用所给试剂设计实验,检测锥形瓶C的溶液中是否存在Na2SO4(供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液)简要说明实验操作,现象和结论:_________________

(4)实验前锥形瓶C溶液中含有0.08molNa2S0.04molNa2SO3,反应结束后经一系列操作,得到纯净的Na2S2O3·5H2O晶体19.11g,则Na2S2O3·5H2O产率是_________Na2S2O3·5H2O式量248

【答案】一段时间内保持不变 防倒吸 NaOH c 溶液变澄清 加入盐酸,Na2S2O3反应S沉淀,所以静置后取上层清液,滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质 0.64

【解析】

1)利用液面差在一段时间内不变检验装置的气密性;有缓冲装置能防止倒吸;二氧化硫有毒不能直接排空,应该用碱液吸收;
2)二氧化硫能溶于水生成亚硫酸,为防止二氧化硫溶解,应该用亚硫酸氢钠溶液洗气;观察SO2的生成速率,发生强酸制取弱酸的反应,为使SO2缓慢进入烧瓶C,应控制B中硫酸的加入速度,③中发生Sg+Na2SO3aq=Na2S2O3aq),反应达到终点是S完全溶解;
3)检测产品中是否存在Na2SO4,先加盐酸排除干扰,再利用氯化钡检验硫酸根离子;
4)根据产率=实际质量/理论质量×100%进行计算。

1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变,说明不漏气,则气密性良好;D中左侧为短导管可防止液体倒吸;E中盛放NaOH溶液进行尾气处理,防止含硫化合物排放在环境中,从而保护环境;

2)二氧化硫能溶于水生成亚硫酸,二氧化硫和亚硫酸钠、碳酸氢钠反应,为防止二氧化硫溶解,应该用亚硫酸氢钠溶液洗气;③中发生Sg+Na2SO3aq=Na2S2O3aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失);

4)检测产品中是否存在Na2SO4,取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质;
5)由①Na2S+H2O+SO2Na2SO3+H2S可知,0.08mol硫化钠生成0.08mol硫化氢和0.08mol亚硫酸钠,由②2H2S+SO23S+2H2O可知,0.08mol硫化氢反应生成0.12mol硫单质,由③S+Na2SO3=Na2S2O3可知,0.12mol硫单质生成0.12mol硫代硫酸钠,所以产率是

练习册系列答案
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(1)废铁屑的净化:将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热5~10min,通过倾析法弃去纯碱溶液,并用蒸馏水洗净废铁屑,待用。

(2)酸浸净化后的废铁屑:将2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应,用如图所示装置制备FeSO4溶液。保持温度70~80℃,适当添加水以补充被蒸发掉的水分,并控制溶液的pH,至反应无明显气泡产生,停止加热,过滤,称量残留固体质量。

①反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体,需使用封闭装置。写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式:____________________________

②反应过程中使用过量铁粉的目的是____________________________

(3)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O:向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体,70~80℃条件下溶解后,趁热倒入50mL乙醇中,析出晶体。

实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是_____ (填序号)。

A.通入过量Cl2:Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ

B.加入过量KSCN溶液:K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ

C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ

D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ

(4)产品纯度测定:称取ag产品溶于水,配制成500mL溶液,取25.00mL待测液,用浓度为cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重复上述操作2次实验结果如下:

该产品的纯度为____________________________(用含a、c的代数式表示)。

有同学提出,测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度,请补充完整实验方案:称取约0.4g样品,溶于70mL水,__________________________________________________,将沉淀移入坩埚,灼烧至恒重,记录数据(实验中必须使用的试剂有:2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

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