Question

5．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定，在酸性条件下易分解，在空气中易被氧化．某化学兴趣小组通过如图装置（省略夹持装置）制备Na₂S₂O₃．
（1）实验开始的步骤，组装好仪器检查装置气密性，按图示加入试剂，关闭K₁打开K₂，先向C中烧瓶加入Na₂S和 Na₂S₂O₃混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄．
（2）C中的烧瓶发生如下反应：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂，反应开始后，C中先有浑浊产生，后又变澄清，此浑浊物是硫；为了保证Na₂S₂O₃的产量，实验中通入C的SO₂不能过量，用离子方程式表示其原因S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O．
（3）该实验制得的产品中含有NaSO₄杂质，为减少装置C中生成Na₂SO₄的量，在不改变原有装置的基础上对实验开始的步骤进行了改进，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂CO₃溶液．
（4）B装置可以起到安全瓶，防止倒吸的作用，另外在实验结束后拆除装置时还可以防止污染空气，具体操作方法是在a处连接盛NaOH溶液的注射器，再关闭K₂打开K₁．
（5）制取Na₂S₂O₃的另一种方法是直接将硫粉和亚硫酸钠，数混合共热制取．为探究制取硫代硫酸钠最佳条件，设计如下对比实验（每次实验时亚硫酸钠质量均为63g，反应时间为30min）：

实验序号	溶液pH	亚硫酸钠与水的质量比	反应温度	硫粉质量	亚硫酸钠转化率
1	10	1.5：1	100℃	18	80.7%
2	10	1.1：1	100℃	18	94.6%

①实验1、2的目的是探究亚硫酸钠浓度 对亚硫酸钠转化率的影响；
②若要完成表中列出的各项条件对亚硫酸钠转化率的影响探究，除实验1、2外，至少还需进行    次对比实验；
③实验表明：亚硫酸钠转化率不受硫粉质量多少的影响．原因为．硫为固体，不影响化学平衡的移动．

Answer 1

分析 A制备二氧化硫，B为安全瓶，还可以防止污染空气，C中制备Na₂S₂O₃，D吸收尾气，
（1）有气体参与的实验需要检验装置气密性；
（2）反应开始时发生的反应为：Na₂S+4SO₂+H₂O=2H₂S+Na₂SO₃，SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，若通入的SO₂过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解；
（3）根据亚硫酸钠易被氧化生成硫酸钠分析；
（4）K₁处连接一个碱性溶液装置，实验完成，关闭K₂，打开K₁即可；
（5）①实验1、2中，其它条件相同，亚硫酸钠浓度浓度不同，故为探究亚硫酸钠浓度对亚硫酸钠转化率的影响；
②要探究溶液pH、反应温度、硫粉质量对亚硫酸钠转化率的影响，其它条件相同情况下，应进行溶液pH不同、反应温度不同、硫粉质量不同对亚硫酸钠转化率影响对比实验；
③硫为固体，不影响平衡的移动．

解答 解：（1）实验开始前，检查装置气密性；
故答案为：检查装置气密性；
（2）反应开始时发生的反应为：Na₂S+SO₂+H₂O=H₂S+Na₂SO₃，SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，故该浑浊物是S，若SO₂过量，溶液显酸性，产物分解，反应为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
故答案为：硫；S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（3）因为亚硫酸钠易被氧化生成硫酸钠，所以为减少装置C中生成Na₂SO₄的量，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓硫酸，产生的气体将装置中的空气排尽后，再向C中烧瓶加入硫化钠和碳酸钠的混合溶液；
故答案为：先向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂CO₃溶液；
（4）B装置可以起到安全瓶，防止倒吸的作用，另外在实验结束后拆除装置时还可以防止污染空气，K₁处连接一个碱性溶液装置，实验完成，关闭K₂，打开K₁即可，方法为：在a处连接盛NaOH溶液的注射器，再关闭K₂打开K₁；
故答案为：在a处连接盛NaOH溶液的注射器，再关闭K₂打开K₁；
（5）①实验1、2中，其它条件相同，亚硫酸钠浓度浓度不同，故为探究亚硫酸钠浓度对亚硫酸钠转化率的影响；
故答案为：亚硫酸钠浓度；
②要探究溶液pH、反应温度、硫粉质量对亚硫酸钠转化率的影响，其它条件应相同情况下，应进行溶液pH不同对比实验、反应温度不同对比实验、硫粉质量不同对比实验，除实验1、2外，至少还需进行3次对比实验；
故答案为：3；
③硫为固体，不影响平衡的移动，故不会影响亚硫酸钠转化率；
故答案为：硫为固体，不影响化学平衡的移动．

点评 本题考查学生对工艺流程的理解、实验装置的理解评价、实验操作与设计、物质性质、氧化还原反应滴定应用等，难度中等，需要学生具有扎实的基础与阅读题目获取信息、综合运用解决问题的能力．