Question

14．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．（c装置中盛装Na₂S和Na₂SO₃）
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，若液柱高度保持不变，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）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d．
a．蒸馏水                     b．饱和Na₂SO₃溶液
c．饱和NaHCO₃溶液           d．饱和NaHSO₃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（或混浊消失）．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含有ad．
a．烧杯   b．蒸发皿     c．试管     d．锥形瓶
（4）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），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．
已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2-+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 A装置用于制取二氧化硫，装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，装置B中液体不能和二氧化硫反应；C中Na₂S、Na₂SO₃混合发生反应Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）生成Na₂S₂O₃，D装置有缓冲作用，能防止E发生倒吸；E用于吸收尾气；
（1）利用压强差检验装置气密性；有缓冲作用的装置能防止倒吸；二氧化硫、硫化氢都能污染空气，不能直接排空，应该用碱液处理；
（2）根据题中所给3个反应可得出：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，根据关系式计算；
（3）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体不能和二氧化硫反应；
二氧化硫进入C装置的速率与硫酸的流速成正比；
S难溶于水，可以根据溶液是否浑浊判断烧瓶C中反应是否达到终点；
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含有烧杯和锥形瓶；
（4）Na₂S₂O₃和Na₂SO₃都能与酸反应生成S沉淀或SO₂，而Na₂SO₄与酸不反应，用盐酸酸化的氯化钡溶液检验硫酸根离子，如果产生白色沉淀就说明含有硫酸钠．

解答 解：（1）利用装置内外气压差来检验装置的气密性，若液注高度保持不变，说明气密性良好；D为安全瓶，有缓冲作用，能防止倒吸；装置E用来吸收尾气中SO₂和H₂S，二者均为酸性气体，可选用NaOH溶液，
故答案为：液柱高度保持不变；防止倒吸；NaOH；
（2）根据题中所给3个反应可得出：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，若C中有2molNa₂S，其反应生成2molH₂S的同时生成2molNa₂SO₃，则C中只需要1molNa₂SO₃即可，所以烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1，故答案为：2：1；
（3）a．SO₂易溶于水，不能用蒸馏水，故错误；
b．SO₂能与Na₂SO₃反应生成NaHSO₃，不能用饱和Na₂SO₃溶液，故错误；
c．SO₂能与NaHCO₃反应生成Na₂SO₃和CO₂，不能用饱和NaHSO₃溶液，故错误；
d．SO₂在饱和NaHSO₃溶液中溶解度较小，可以选用，故正确；
故选d；
为使SO₂缓慢进入烧瓶C，可通过控制滴加硫酸的速度达到实验目的；反应III 中反应物为不溶于水的单质硫，当烧瓶C中反应达到终点时，固体硫完全反应，则溶液变澄清（或浑浊消失）；蒸发皿和试管可以直接加热，烧杯和锥形瓶加热时需要使用石棉网，故选a、d；
故答案为：d；控制滴加硫酸的速度；溶液变澄清（或混浊消失）；ad；
（4）根据已知条件，Na₂S₂O₃和Na₂SO₃都能与酸反应生成S沉淀或SO₂，而Na₂SO₄与酸不反应，则检测Na₂SO₄的操作为：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），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质，
故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．

点评 本题考查实验基本操作、实验方案的设计与评价、物质的检验等，侧重考查学生实验操作能力、评价能力及综合知识运用能力，注意硫酸根离子检验时化学用语的正确运用，要体现“操作、现象、结论”方可得到满分，很多同学往往漏掉结论而导致失分，题目难度不大．