Question

6．工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，實(shí)驗(yàn)室可用如下裝置（略去部分加持儀器）模擬生成過程．

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)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）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則整個(gè)裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液．
（2）為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應(yīng)，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1．
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率． 實(shí)驗(yàn)中，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速率．已知反應(yīng)（Ⅲ）相對(duì)較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變澄清（或混濁消失）．反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A，實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱時(shí)必須使用石棉網(wǎng)的儀器含有ad．
a．燒杯    b．蒸發(fā)皿      c．試管      d．錐形瓶
（4）反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質(zhì)．利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)象和結(jié)論：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)．
（已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃²?+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O
供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液）

Answer 1

分析 工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，利用裝置A制備二氧化硫，把分液漏斗中的濃硫酸滴入燒瓶中亞硫酸鈉中反應(yīng)得到二氧化硫氣體，二氧化硫通入B裝置，裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率． 實(shí)驗(yàn)中為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，需要控制控制滴加硫酸的速率，通入裝置C發(fā)生反應(yīng)燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)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）
反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，得到硫代硫酸鈉，裝置D是防止倒吸的安全瓶，裝置E是吸收剩余氣體，防止污染空氣，
（1）利用液面差在一段時(shí)間不變檢驗(yàn)氣密性，D可防止液體倒吸，E中盛放NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理；
（2）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應(yīng)，結(jié)合燒杯C中的反應(yīng)分析；
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧氣的體積比，使氣體充分混合，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，應(yīng)使二氧化硫的生成速率慢，可以從滴入酸的速率控制，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)說明恰好反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，溶液變澄清，玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器；
（4）檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，先加鹽酸排除干擾，再利用氯化鋇檢驗(yàn)硫酸根離子

解答 解：（1）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則氣密性良好，D中左側(cè)為短導(dǎo)管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用，可選用NaOH溶液，
故答案為：液柱高度保持不變，防止倒吸；NaOH；
（2）C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應(yīng)，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，得到總反應(yīng)為2Na₂S（aq）+Na₂SO₃（aq）+3SO₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃（aq），則C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧氣的體積比，使氣體充分混合，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，應(yīng)使二氧化硫的生成速率慢，可以從滴入酸的速率控制，根據(jù)C中發(fā)生的反應(yīng)可知，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)為硫與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，反：應(yīng)的現(xiàn)象為溶液變澄清（或混濁消失），玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器，燒杯，錐形瓶加熱需要墊石棉網(wǎng)，試管蒸發(fā)皿直接加熱，選ad，
故答案為：控制滴加硫酸的速度，溶液變澄清（或混濁消失），ad；
（4）檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，操作、現(xiàn)象和結(jié)論為取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)，
故答案為：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸中，靜置，取上層清液（或過濾后取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的分析與評(píng)價(jià)，涉及氣密性檢驗(yàn)、離子檢驗(yàn)、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算等，側(cè)重實(shí)驗(yàn)分析能力及知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考查，可以利用總反應(yīng)的分析，題目難度中等．