Question

18．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品，某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）．
I．【查阅资料】
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，受热、遇酸均反应，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成．
（2）向Na₂CO₃和Na₂S混合液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃，所得产品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
（3）Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃难溶于水，可溶于稀HCl．
Ⅱ．【[制备产品】实验装置如图所示（省略夹持装置）：

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）
Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
实验步骤：
（1）检查装置气密性．仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若一段时间内漏斗内液柱高度不变，则整个装置气密性良好：装置E的作用是吸收尾气，防止污染空气．
（2）按图示加入试剂．向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再加热C，A中反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；为提高产品纯度，应使C中Na₂CO₃和Na₂S恰好完全反应，则C烧瓶中Na₂CO₃和NaS物质的量之比为1：2．
（3）装置B的另一作用是观察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
实验中要控制SO₂生成速率，使SO₂缓慢进入C中可采取的措施有控制H₂SO₄滴加速度或控制反应温度或降温；为了保证硫代硫酸钾的产量，该实验一般控制在碱性环境下进行．否则产品发黄，原因是溶液呈酸性，Na₂S₂O₃与酸反应，生成黄色硫单质．
（4）等Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，结束反应．趁热过滤C中混合物，将滤液水浴加热浓缩、冷却结晶，经过滤、洗涤、干燥，得到产品．
Ⅲ．【探究与反思】
为验证产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整．取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸 （所需试剂从稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀HCl、蒸馏水中选择），若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．

Answer 1

分析 浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫，用B装置二氧化硫的生成速率，C中二氧化硫、硫化钠、碳酸钠反应生成硫代硫酸钠，D为安全瓶，防倒吸，二氧化硫有毒不能直接排空，E用碱液吸收尾气，
Ⅱ、（1）利用压强差检验装置气密性；二氧化硫有毒不能直接排空，E吸收尾气；
（2）A中为亚硫酸钠与浓硫酸生成二氧化硫的反应；①Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）②Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）③2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）④S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），Na₂S 与Na₂CO₃的反应方程式为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂S 与Na₂CO₃的最佳物质的量比是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；控制酸的滴加速度或控制反应温度或降温可使SO₂缓慢进入C中；酸性条件下，产品发黄，生成S单质；
（4）趁热过滤C中混合物，将滤液水浴加热浓缩、冷却结晶，经过滤、洗涤、干燥，得到产品；
III、根据：Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃难溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄难溶于水，难溶于稀HCl；硝酸、硫酸、盐酸等性质比较可知

解答 解：Ⅱ、（1）检查装置气密性．仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若一段时间内漏斗内液柱高度不变则整个装置气密性良好；二氧化硫有毒不能直接排空，E装置吸收尾气，防止污染空气；
故答案为：一段时间内漏斗内液柱高度不变；吸收尾气，防止污染空气；
（2）A中为亚硫酸钠与浓硫酸生成二氧化硫的反应，方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；①Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）②Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）③2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）④S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），可得Na₂S 与Na₂CO₃的反应方程式为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂CO₃和NaS物质的量之比为是1：2；
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；1：2；
（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；控制酸的滴加速度或控制反应温度或降温可使SO₂缓慢进入C中；酸性条件下，产品发黄，生成S单质；
故答案为：c；控制H₂SO₄滴加速度或控制反应温度或降温；溶液呈酸性，Na₂S₂O₃与酸反应，生成黄色硫单质；
（4）趁热过滤C中混合物，将滤液水浴加热浓缩、冷却结晶，经过滤、洗涤、干燥，得到产品；
故答案为：冷却结晶；
III． 根据：Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃难溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄难溶于水，难溶于稀HCl，以及硝酸具有强氧化性、加入硫酸会引入硫酸根离子可知，取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可以确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄；
故答案为：过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸．

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、对操作的分析评价等，侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查，注意利用总反应的分析，题目难度中等．