Question

15．工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）   （I）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）                   （Ⅱ）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）                     （Ⅲ）
（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注，若柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸．装置E中为NaOH溶液．
（2）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择c．
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，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清（或浑浊消失）．反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有ad．
a．烧杯    b．蒸发皿      c．试管      d．锥形瓶
（3）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质．利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作，现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴入几滴BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则说明产品中含有Na₂SO₄，若没有产生白色沉淀则说明产品中不含Na₂SO₄．
已知：
1．Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O
2．供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，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，则气密性良好，利用装置A制备二氧化硫，把分液漏斗中的浓硫酸滴入烧瓶中亚硫酸钠中反应得到二氧化硫气体，二氧化硫通入B装置，装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率． 实验中为使SO₂缓慢进入烧瓶C，需要控制控制滴加硫酸的速率，通入装置C发生反应烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq） （Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l） （Ⅱ）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq） （Ⅲ）
反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，得到硫代硫酸钠，装置D是防止倒吸的安全瓶，装置E是吸收剩余气体，防止污染空气，
（1）液柱高度保持不变，说明气密性良好；D中左侧为短导管，为安全瓶，防止倒吸；装置E起到吸收尾气中SO₂、H₂S的作用；
（2）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧气的体积比，使气体充分混合，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，应使二氧化硫的生成速率慢，可以从滴入酸的速率控制，烧瓶C中反应达到终点说明恰好反应生成硫代硫酸钠，溶液变澄清，玻璃容器加热面积较大的仪器需要均匀加热，避免局部受热炸裂玻璃仪器；据此答题；
（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．

解答 解：（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，则气密性良好；D中左侧为短导管，为安全瓶，防止倒吸；装置E起到吸收尾气中SO₂、H₂S的作用，可选用NaOH溶液，
故答案为：液柱高度保持不变；防止倒吸；NaOH；
（2）观察SO₂的生成速率，发生强酸制取弱酸的反应，a不生成二氧化硫，bd中物质均与二氧化硫反应，只有c中饱和NaHSO₃溶液适合制取二氧化硫，通过控制滴加硫酸的速度，可以控制产生二氧化硫的速率，所以为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度，根据C中发生的反应可知，烧瓶C中反应达到终点发生反应为硫与亚硫酸钠反应生成硫代硫酸钠，反应的现象为溶液变澄清（或混浊消失），玻璃容器加热面积较大的仪器需要均匀加热，避免局部受热炸裂玻璃仪器，烧杯，锥形瓶加热需要垫石棉网，试管蒸发皿直接加热，选ad，
故答案为：c；控制滴加硫酸的速度；溶液变澄清（或混浊消失）；ad；
（3）检测产品中是否存在Na₂SO₄，操作、现象和结论为取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴入几滴BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则说明产品中含有Na₂SO₄，若没有产生白色沉淀则说明产品中不含Na₂SO₄，
故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴入几滴BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则说明产品中含有Na₂SO₄，若没有产生白色沉淀则说明产品中不含Na₂SO₄．

点评 本题考查实验方案的分析与评价，涉及气密性检验、离子检验、对操作的分析评价等，侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查，（2）为易错点，可以利用总反应的分析，题目难度中等．