Question

15．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）在工业生产、医药制造业中被广泛应用，工业普遍使用Na₂SO₃与硫磺（S）共煮得到，装置如图．已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在．
（1）步骤1：打开K₁、关闭K₂，向圆底烧瓶中加入足量甲并加热，写出反应的方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O．
（2）步骤2：始终保持C中溶液呈碱性，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少，打开K₂、关闭K₁并停止加热．
①C中溶液须保持呈碱性的原因：若呈酸性，则S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑．（用离子方程式表示）
②装置B、D的试剂相同，均为氢氧化钠溶液．
步骤3：将C中所得混合物分离提纯后得产品．
（3）利用反应2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂也能制备Na₂S₂O₃．所需仪器如图2，按气流方向连接各仪器，接口顺序为：a→g，h→b，c→e，f→d．

（4）装置乙盛装的试剂是：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液．
（5）Na₂S₂O₃还原性较强，工业上常用作除去溶液中残留的Cl₂，该反应的离子方程式为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．
（6）请设计简单的实验方案，证明上述残留的Cl₂被还原成了Cl^-：取少量反应后的溶液于试管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，再取上层清液（或过滤后取滤液），滴加AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明Cl₂被还原为了Cl^-．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃与硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸钠，装置C中试剂为Na₂CO₃溶液和硫粉，所以试剂甲与铜片反应生成SO₂，则试剂甲为浓硫酸，铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫；
（2）①Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在、碳酸根与氢离子不大量共存；
②装置B、D中应盛放氢氧化钠溶液，用来吸收SO₂，防止污染环境；
（3）三颈烧瓶中是浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体的装置，乙中发生反应：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，标有a、d装置进行尾气吸收，防止污染空气，标有bc的装置为安全瓶，起到防止倒吸的作用，反应结束后，先关闭分液漏斗旋塞，接下来的操作是关闭K₁打开K₂；
（4）装置乙中发生反应：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（5）Na₂S₂O₃与足量氯水反应，氯气是强氧化剂，硫代硫酸钠中硫元素被氧化为硫酸根，氯元素被还原为C1^-；
（6）证明残留的Cl₂被还原成了Cl^-，先加入硝酸钡除掉硫酸根，取上层液用硝酸银溶液检验氯离子．

解答 解：（1）Na₂SO₃与硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸钠，装置C中试剂为Na₂CO₃溶液和硫粉，所以试剂甲与铜片反应生成SO₂，则试剂甲为浓硫酸，铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O；
（2）①Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在、碳酸根与氢离子不大量共存，反应离子方程式：S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑、
故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
②装置B、D中应盛放氢氧化钠溶液，用来吸收SO₂，防止污染环境，故答案为：氢氧化钠溶液；
（3）三颈烧瓶中是浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体的装置，乙中发生反应：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，标有a、d装置进行尾气吸收，防止污染空气，标有bc的装置为安全瓶，起到防止倒吸的作用，反应结束后，先关闭分液漏斗旋塞，接下来的操作是关闭K₁打开K₂，接口顺序为：a→g，h→b，c→e，f→d或 a→h，g→b，c→e，f→d，
故答案为：g、h、b、c、e、f或 h、g、b、c、e、f；
（4）装置乙中发生反应：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，盛装的试剂是Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，
故答案为：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液；
（5）Na₂S₂O₃与氯气反应生成硫酸根，氯元素被还原为C1^-，离子方程式为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（6）证明上述残留的Cl₂被还原成了Cl^-方法为：取少量反应后的溶液于试管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，再取上层清液（或过滤后取滤液），滴加AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明Cl₂被还原为了Cl^-，
故答案为：取少量反应后的溶液于试管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，再取上层清液（或过滤后取滤液），滴加AgNO₃溶液，若产生白色沉淀，则说明Cl₂被还原为了Cl^-．

点评 本题考查物质的制备实验，侧重考查学生对制备原理的分析，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力，难度中等．