Question

16．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）装置A中发生的化学反应方程式为Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1．
（3）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．
（4）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（或混浊消失），装置E的作用为吸收SO₂防止污染空气
（5）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．
已知：Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O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 （1）根据装置图可知，A中的反应为浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫；
（2）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，结合烧杯C中的反应分析；
（3）观察SO₂的生成速率，装置B中的溶液不能与二氧化硫反应也不能吸收二氧化硫，通过控制滴加硫酸的速度，可以控制产生二氧化硫的速率，据此答题；
（4）根据C中发生的反应可知，烧瓶C中反应达到终点发生的反应为硫与亚硫酸钠反应生成硫代硫酸钠，反应尾气中有未反应的二氧化硫气体，会污染空气；
（5）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）根据装置图可知，A中的反应为浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫，反应的化学方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，由Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）（Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）（Ⅱ）
S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）（Ⅲ）
可知，（Ⅰ）×2+（Ⅱ）+（Ⅲ）×3，得到总反应为2Na₂S（aq）+Na₂SO₃（aq）+3SO₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃（aq），则C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1；
（3）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，
故答案为：c；控制滴加硫酸的速度；
（4）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），反应尾气中有未反应的二氧化硫气体，会污染空气，所以要用E装置吸收SO₂防止污染空气，
故答案为：溶液变澄清（或混浊消失）；吸收SO₂防止污染空气；
（5）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，
故答案为：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．

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、化学计算等，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．