题目内容

9．实验室用下列装置模拟工业过程制取硫代硫酸钠如图1（夹持仪器和加热仪器均省略），其反应原理为：4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3．

（1）仪器组装完成后，关闭两端旋塞，向装置中的长颈漏斗内注入一定量的液体，其目的是检验装置的气密性．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
（3）打开分液漏斗活塞，注入浓硫酸，片刻后加热装置C，反应后可得Na2S2O3溶液．
该溶液中主要含有Na2CO3、Na2SO3两种杂质，其有关物质的溶解度曲线如图2所示．
①C装置生成Na2SO3的化学方程式为Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2．
②根据溶解度曲线，请补充从C装置的混合溶液中制得 Na2S2O3的操作步骤：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）为测定产品的纯度，称取2.0g该产品于锥形瓶中加水溶解；另取一定体积0.1mol/L酸性K2Cr2O7溶液，向其中加入过量的KI晶体（Cr2O72-被还原成Cr3+），并滴加几滴淀粉溶液（溶液体积变化忽略不计），立即用该溶液滴定上述所配Na2S2O3溶液（发生反应为I2+2S2O32-=2I-+S4O62-），滴定终点的现象为溶液由蓝色恰好变成无色，且半分钟不恢复，滴定终点时消耗20.00mL．计算该产品的纯度94.8%．

分析 根据装置图可知，A中的亚硫酸钠中加入浓硫酸生成二氧化硫，装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，烧瓶C中发生反应生成Na2S2O3（aq），反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3晶体，D装置中进气管短，目的是防止倒吸，E中盛放NaOH溶液进行尾气处理，防止含硫化合物排放在环境中，
（1）由于本装置中有气体参加，所以实验前要检验装置的气密性；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）二氧化硫能溶于水生成亚硫酸，为防止二氧化硫溶解，应该用亚硫酸氢钠溶液洗气；
（3）①二氧化硫与碳酸钠反应可生成亚硫酸钠；
②Na2S2O3中主要含有Na2CO3、Na2SO3两种杂质，根据溶解度曲线，Na2CO3、Na2SO3溶解度受温度影响较小，而Na2S2O3受温度影响较大，据此答题；
（4）酸性K2Cr2O7溶液中加入过量的KI晶体（Cr2O72-被还原成Cr3+），并滴加几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用Na2S2O3溶液滴定，当达到滴定终点时，溶液蓝色会褪去，K2Cr2O7的物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol，根据反应Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O可知，I2的物质的量为0.006mol，根据反应I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可知Na2S2O3的物质的量为0.012mol，据此计算该产品的纯度；

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，所以向装置中的长颈漏斗内注入一定量的液体，其目的是检验装置的气密性；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：检验装置的气密性；防止倒吸；NaOH；
（2）二氧化硫能溶于水生成亚硫酸，二氧化硫和亚硫酸钠、碳酸氢钠反应，为防止二氧化硫溶解，应该用亚硫酸氢钠溶液洗气，故选c；
（3）①二氧化硫与碳酸钠反应可生成亚硫酸钠，反应的方程式为Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2，
故答案为：Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2；
②Na2S2O3中主要含有Na2CO3、Na2SO3两种杂质，根据溶解度曲线，Na2CO3、Na2SO3溶解度受温度影响较小，而Na2S2O3受温度影响较大，所以从混合溶液中制得Na2S2O3的操作步骤为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发浓缩、降温结晶；
（4）酸性K2Cr2O7溶液中加入过量的KI晶体（Cr2O72-被还原成Cr3+），并滴加几滴淀粉溶液，此时溶液呈蓝色，用Na2S2O3溶液滴定，当达到滴定终点时，溶液蓝色会褪去，所以滴定终点的现象是溶液由蓝色恰好变成无色，且半分钟不恢复，K2Cr2O7的物质的量为0.1mol/L×0.02L=0.002mol，根据反应Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O可知，I2的物质的量为0.006mol，根据反应I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可知Na2S2O3的物质的量为0.012mol，所以2.0g产品含有Na2S2O3的质量为0.012mol×158g/mol=0.1896g，所以产品的纯度为$\frac{0.1896g}{2g}$×100%=94.8%，
故答案为：溶液由蓝色恰好变成无色，且半分钟不恢复；94.8%．

点评 本题考查了实验基本操作、氧化还原反应的计算等，题目难度中等，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意守恒思想在氧化还原反应计算中应用．

练习册系列答案
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19．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．0.2 mol H2O2完全分解转移的电子数为0.4 NA
B．1L密度为1.84g•cm-3质量分数为98%的硫酸溶液中，所含氢原子数为36.8NA
C．在常温常压下，2.24 L SO2与O2混合气体中所含氧原子数为0.2 NA
D．在标准状况下，2.8 g N2和2.8 g CO所含电子数均为1.4 NA
20．CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示为；1mol O22+中含有的π键数目为2NA．
17．某同学在研究前18号元素时发现，可以将它们排成如图所示的“蜗牛”形状，图中每个弧线上的“．”代表一种元素，其中O点代表氢元素．下列说法中错误的是（　　）
A．离O点越远的元素原子半径不一定越大
B．图中直线相连的元素处于不是同一族
C．B元素是图中金属性最强的元素
D．A、B两种元素组成的化合物中可能含有共价键
4．以下物质间的转化不能通过一步反应就能实现的是（　　）
A．Fe（OH）3→Fe2O3→FeB．NH3→NO→NO2→HNO3C．S→SO3→H2SO4D．Cl2→HClO→NaClO
14．铬（Cr）有许多种化合物，在工业生产中有广泛的用途．
（1）实验室中可模拟工业冶炼铬的流程，利用铬铁矿（FeO•Cr2O3）制取铬单质．首先将铬铁矿与氢氧化钠固体混合后，在空气中焙烧；再经过一系列操作，除去Fe 元素，使Cr 元素转化生成Cr2O3，再用铝热法制取铬单质．
①焙烧时应将铬铁矿放在铁坩埚（填仪器名称）中．
②除杂过程中，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的操作方法是将蒸馏水沿玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀，待水流尽后，再重复操作2～3 次．
③用铝粉和Cr2O3 做铝热反应实验时，还需要的试剂有镁条和KClO3（填化学式）．
（2）铬的化合物有毒，排放前要经过处理，通常有两种方法：
方法一：还原法．某含Cr2O72-的酸性废水可用硫酸亚铁铵[FeSO4•（NH4）2SO4•6H2O]处理，反应后铁元素和铬元素完全转化为沉淀，该沉淀经干燥后得到复合氧化物[xFeO•FeyCr（2-y）O3]（x、y 均可以是分数）．如果Cr2O72-和FeSO4•（NH4）2SO4•6H2O 按物质的量之比为1：8 的关系反应，则复合氧化物中Cr的化合价为+3；复合氧化物的化学式为0.5FeO•Fe1.5Cr0.5O3．
方法二：电解法．将含Cr2O72-的酸性废水放入电解槽内，加入一定量氯化钠，用铁作电极提供Fe2+，Cr2O72-将Fe2+氧化生成Fe3+，本身被还原生成Cr3+，最后Cr3+和Fe3+ 以Cr（OH）3 和Fe（OH）3 的形式除去．
铁作电解槽的阳极，阴极的反应式为2H++2e-=H2，
Cr2O72-氧化Fe2+的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3+++6Fe3++7H2O．
（3）CrO3 是一种常见的铬的氧化物，其热稳定性较差，加热时逐步分解．取100g CrO3 加热，剩余固体的质量随温度的变化如图所示．A 点时剩余固体的成分是CrO2．
1．我国的能源主要来源于燃煤，煤燃烧产生的烟气直接排放会引起严重的环境问题．将烟气通过石灰浆液的脱硫装置可以除去85%-90%的SO2，且最终会生产出几乎不含杂质的二氧化碳，减少碳排放．其装置如图所示．
（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有BC（填字母）
A．光化学烟雾      B．酸雨      C．粉尘污染     D．水体富营养化
（2）石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通入一段时间的二氧化碳，其目的是增大溶液中Ca2+的浓度，提高脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液中含有的亚硫酸氢钙被足量氧气快速氧化成硫酸钙的化学方程式为Ca（HSO3）2+O2=CaSO4+H2SO4．
（3）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的是BC（填字母）．
A．增加化石燃料的使用     B．植树造林，增大植被面积
C．采用节能技术           D．大力发展火力发电
（4）将上述回收的CO2转化成有机物可有效实现碳循环．等物质的量的CO2和CH4在催化剂和加热的条件下恰好发生化合反应生成一种常见有机物，写出该反应的化学方程式CO2+CH4$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CH3COOH．上述反应的优点是原子利用率高，无副产物产生．
（5）已知某烟气中SO2的浓度为3.2×10-2g/L．若将处理1m3该烟气得到的CaSO4加入燃料反应器中与甲烷充分反应，消耗甲烷7g，则该烟气中SO2的去除率为87.5%（假设脱硫得到的含硫化合物为CaSO4）
18．醋酸亚铬水合物{[Cr（CH3COO）2]2•2H2O，相对分子质量为376}是一种深红色晶体，不溶于冷水，是常用的氧气吸收剂，实验室中以锌粒，三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器2中预先加入锌粒，已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应．制备过程中发生的相关反应如下：
Zn（s）+2HCl（aq）═ZnCl2（aq）+H2（g）
2CrCl3（aq）+Zn（s）═2CrCl2（aq）+ZnCl2（aq）
2Cr2+（aq）+4CH3COO-（aq）+2H2O（l）═[Cr（CH3COO）2]2•2H2O（s）
请回答下列问题：
（1）仪器1的名称是分液漏斗．
（2）往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是C（选下面的A、B或C）；目的是让锌粒与盐酸先反应产生H2，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化．
　A．盐酸和三氯化铬溶液同时加入 B．先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸　C．先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液
（3）为使生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液顺利混合，应关闭阀门B（填“A”或“B”，下同），打开阀门A．
（4）本实验中锌粒要过量，其原因除了让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应外，另一个作用是过量的锌与CrCl3充分反应得到CrCl2．
（5）已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g，取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol/L；实验后得干燥纯净的[Cr（CH3COO）2]2•2H2O　9.4g，则该实验所得产品的产率为83.3%（不考虑溶解的醋酸亚铬水合物）．
（6）铬的离子会污染水，常温下要除去上述实验中多余的Cr2+，最好往废液中通入足量的空气或氧气，再加入碱液，调节pH至少为5.6才能使铬的离子沉淀完全（铬的离子浓度应小于10-5mol/L）．【已知Cr（OH）3的溶度积为6.3×10-31，$\root{3}{63}$≈4，lg2≈0.3】
1．只用一种试剂就能将甲苯、己烯、四氯化碳、碘化钾溶液区别开，该试剂可以是（　　）
A．KMnO4溶液B．KBr溶液C．溴水D．AgNO3溶液

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