题目内容
【题目】1.
硫代硫酸钠是一种重要的化工产品，某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O）。
I．[查阅资料]
（1）Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，受热、遇酸均反应，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
（2）向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
（3）Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。
Ⅱ.[制备产品]实验装置如图所示（省略夹持装置）：
烧瓶C中发生反应如下：
Na2CO3（aq）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+CO2（g）
Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）
2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）
S（s）+Na2SO3（aq）
Na2S2O3（aq）
实验步骤：
（1）检查装置气密性。仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B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E的作用是__________。
（2）按图示加入试剂。向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再加热C，A中反应的化学方程式是______；为提高产品纯度，应使C中Na2CO3和Na2S恰好完全反应，则C烧瓶中Na2CO3和Na2S物质的量之比为_______ 。
（3）装置B的另一作用是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择_____。
a.蒸馏水 b.饱和Na2SO3溶液 c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
实验中要控制SO2生成速率，使SO2缓慢进入C中可采取的措施有_______；为了保证硫代硫酸钾的产量，该实验一般控制在碱性环境下进行。否则产品发黄，原因是______。
（4）等Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。趁热过滤C中混合物，将滤液水浴加热浓缩、_____，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。
Ⅲ．[探究与反思]
为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，_____（所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择），若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
【答案】 若一段时间内漏斗内液柱高度不变 吸收尾气，防止污染空气 Na2SO3+ H2SO 4(浓)＝Na2SO4+ SO2↑+ H2O 1: 2 c 控制H2SO4滴加速度(或控制反应温度或降温；降低H2SO4的浓度,答案合理给分) SO2过量，溶液呈酸性，Na2S2O3与酸反应，生成黄色硫单质 冷却结晶 过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，再向沉淀物中加入足量的稀盐酸
【解析】试题分析：本题以硫代硫酸钠晶体的制备和杂质的检验为题材，重点考查化学实验装置气密性的检验、化学实验安全性、化学实验操作、化学计算、影响气体溶解性的因素、化学反应速率的控制、产品的分离提纯等知识，考查考生对实验的综合分析能力。
解析：制备装置图中，A是制取SO2，B、D气体经过时并无任何变化，因此B、D是安全瓶，B主要防止C中溶液倒吸进入A产生危险，D主要防止E中溶液倒吸进入C产生杂质，C是制备硫代硫酸钠，E是吸收尾气中的SO2等有毒气体，防止污染空气。
（1）两端活塞关闭后，长颈漏斗中形成的一段水柱在密封性良好的装置中能够长时间保持。E是为了防止SO2溢出到空气中产生污染。答案：若一段时间内漏斗内液柱高度不变 、吸收尾气，防止污染空气 （2）A是利用Na2SO3与浓H2SO4反应制备SO2。已知C烧瓶的四个反应原理中，设第四个反应消耗S 3mol，则消耗Na2SO3 3mol，3mol S在第三个反应中消耗H2S 2mol、SO2 1mol，所以第二个反应生成2mol H2S需要Na2S 2mol，同时得到Na2SO3 2mol，因此第一个反应仅需提供1mol Na2SO3，则需要消耗Na2CO3 1mol，综上所述，需要Na2CO3 1mol，Na2S 2mol。答案： Na2SO3+ H2SO 4(浓)=Na2SO4+ SO2↑+ H2O 、 1: 2。（3）装置B是安全瓶。由于SO2易溶于水，所以盛放水不合适，A错误；盛放Na2SO3饱和溶液时，Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，因此B错误。饱和NaHSO3不能溶解SO2，所以C正确；2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2+H2O，因此D错误，所以应当选用C的饱和NaHSO3溶液。使SO2缓慢进入C中，就是使装置A中反应速率降低，因此可以采用降温、适当降低H2SO4浓度或是控制浓硫酸滴加速度等措施。由于酸性条件下，Na2S2O3会发生反应生成单质S使产品发黄。答案：c 、降温（适当降低H2SO4浓度或是控制浓硫酸滴加速度）、酸性环境下，Na2S2O3与酸反应生成黄色硫单质。（4）趁热过滤后得到Na2S2O3溶液，加热浓缩得到其浓度较大的高温溶液，再进行降温结晶可以得到固体产物，过滤除去少量溶液，洗涤除去杂质，干燥除水即可得到产品。答案：降温结晶。（5）由于Na2S2O3稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀，所以沉淀可能是BaSO3、BaSO4中的一种或两种， HNO3会将BaSO3氧化生成BaSO4，H2SO4也会与BaSO3反应生成BaSO4和SO2，而蒸馏水不能溶解BaSO3或BaSO4，所以应当使用稀盐酸。但是溶液中的Na2S2O3和沉淀表面水中溶解的Na2S2O3，在稀盐酸作用下会有SO2生成干扰SO32-检验，所以在加入盐酸之前必须先过滤，再用水洗净沉淀。这样，沉淀中的BaSO3在盐酸的作用下会有刺激新气味的气体SO2产生，而BaSO4不溶于稀盐酸会看到沉淀仍然存在。答案：过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，再向沉淀物中加入足量的稀盐酸。
