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13.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)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)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,则说明装置气密性良好.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c(填字母代号).
a.蒸馏水                      b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液            d.饱和NaHCO3溶液
(4)实验开始后,为使SO2缓慢进入烧瓶C,可采取的操作是控制滴加硫酸的速度.
(5)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).
(6)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有ad.(填字母代号)
a.烧杯          b.蒸发皿         c.试管         d.锥形瓶
(7)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.请设计简单实验,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.

分析 本题是实验室模拟工业上利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O的过程,涉及SO2的制备、生成Na2S2O3的反应原理探究、尾气的处理以及实验的安全操作,还设计了通过观察气泡来控制流速、反应终点的判断和硫酸根离子检验的实验操作,据此解答;
(1)液柱高度保持不变,说明气密性良好;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)根据题目所给3个反应,可得出对应关系:2Na2S~2H2S~3S~3 Na2SO3,2molNa2S反应时同时生成2molNa2SO3,还需要1molNa2SO3
(3)观察SO2的生成速率,选择的液体或溶液不能吸收SO2,不影响SO2的气体量;
(4)实验开始后,为使SO2缓慢进入烧瓶C,可从降低反应速率的角度并结合影响反应速率的因素去考虑;
(5)Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,
(6)常见仪器中烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,蒸发皿、试管可直接加热;
(7)加入盐酸,Na2S2O3反应生成S沉淀,所以静置后取上层清液,滴加BaCl2溶液,检验溶液中是否含有硫酸根离子;

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;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:液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH;
(2)根据题目所给3个反应,可得出对应关系:2Na2S~2H2S~3S~3 Na2SO3,2Na2S反应时同时生成2Na2SO3,还需要1Na2SO3,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)为观察SO2的生成速率,可供选择的溶液或液体中,水能溶解SO2生成亚硫酸,饱和Na2SO3溶液和饱和NaHCO3溶液均与二氧化硫反应,只有c中饱和NaHSO3溶液与SO2不反应,应该选c,故答案为:c;
(4)为减慢SO2的生成速率,可通过控制分液漏斗控制滴加稀硫酸的速率来完成,故答案为:控制滴加硫酸的速度;
(5)Ⅲ中发生S(g)+Na2SO3(aq)$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na2S2O3(aq),反应达到终点是S完全溶解,可观察到溶液变澄清(或浑浊消失),故答案为:溶液变澄清(或混浊消失);
(6)烧杯、锥形瓶需要加热时必须使用石棉网,故答案为:ad;
(7)检测产品中是否存在Na2SO4的实验方案为: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,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,(2)为易错点,可以利用总反应的分析,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:2017届江西省高三上学期期中化学试卷(解析版) 题型:选择题

下列说法正确的是

A.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,精铜作阳极

B.加热0.1mol/L的Na2CO3溶液,CO32-的水解程度和溶液的pH均增大

C.1L 1mol/L的NaClO溶液中含有ClO-的数目为6.02×1023

D.相同条件下,溶液中Fe2+、Cu2+、Zn2+的氧化性依次减弱

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

4.硫代硫酸钠(Na2S2O3)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)硫代硫酸钠(Na2S2O3)易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,受热、遇酸易分解.
(2)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.
(3)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3(反应方程式为:2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2),所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4
Ⅱ【制备产品】实验装置如图甲所示:
请回答下列问题:
(1)实验步骤:检查装置气密性后,向三颈瓶c中加入Na2CO3和Na2S的混合溶液,再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO2,请写出b中发生反应的化学方程式Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O,或Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O.待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应.过滤c中的混合物,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶(填写操作名称)、过滤、洗涤、干燥、得到产品.
(2)装置A用于处理尾气,可选用的最合理装置(图乙)(夹持仪器已略去)为d(填序号).
(3)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2不能过量,原因是若SO2过量,溶液显酸性,产物会分解.
Ⅲ【测定产品纯度】
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0mol•L-1碘的标准溶液滴定.
反应原理为2S2O32-+I2═S4O62-+2I-(忽略Na2SO3与I2反应)
(4)滴定至终点时,溶液颜色的变化:由无色变蓝色.
(5)滴定起始点和终点的液面位置如图丙,则产品的纯度为(设Na2SO3•5H2O的相对分子质量为M$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%
Ⅳ【探究与反思】
(6)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.
(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)
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

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.实验室制取少量溴乙烷的装置如下图所示,根据题意完成下列填空:
(1)圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、乙醇 和1:1的硫酸,加热时烧瓶中发生的主要化学反应为NaBr+H2SO4=HBr+NaHSO4;HBr+CH3CH2OH $\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O实验中欲配制体积比1:1的硫酸所用的定量仪器为b(选填编号).
a.天平     b.量筒   c.容量瓶   d.滴定管
(2)将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中,冰水混合物的作用是冷却、液封溴乙烷.试管A中的物质分为三层(如图所示),产物在第3层.
(3)试管A中除了产物和水之外,还可能存在HBr、CH3CH2OH(写出化学式).
(4)用浓硫酸进行实验,若试管A中获得的有机物呈棕黄色,除去其杂质的正确方法是d(填编号).
a.蒸馏                       
b.氢氧化钠溶液洗涤
c.用四氯化碳萃取             
d.用亚硫酸钠溶液洗涤
若试管B中的酸性高锰酸钾溶液褪色,使之褪色的物质的名称是乙烯.
(5)实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口,其原因是:反应会产生Br2,腐蚀橡胶.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体{K2[Cu(C2O42]•2H2O}制备流程如下:

(1)制备CuO:CuSO4溶液中滴入NaOH溶液,加热煮沸、冷却、双层滤纸过滤、洗涤.①过滤所需的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
②用蒸馏水洗涤氧化铜时,如何证明氧化铜已洗涤干净取最后一次洗涤滤液,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀,说明已洗涤干净
(2)①为提高CuO的利用率,让滤纸上的CuO充分转移到热的KHC2O4溶液中,以下方案正确的是ad
a.剪碎滤纸,加入到热的KHC2O4溶液中,待充分反应后趁热过滤
b.用稀硫酸溶解滤纸上的氧化铜,然后将溶液转入热的KHC2O4溶液中
c.用氢氧化钾溶液溶解氧化铜,并转入热的KHC2O4溶液中
d.在空气中灼烧滤纸,将剩余的固体转入热的KHC2O4溶液
②50℃水浴加热至反应充分,发生反应的化学方程式为2KHC2O4+CuO$\frac{\underline{\;50℃\;}}{\;}$K2[Cu(C2O42]+H2O;再经趁热过滤、沸水洗涤、将滤液蒸发浓缩得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体.
(3)本实验用K2CO3粉末与草酸溶液反应制备KHC2O4,此反应进行的主要原因是草酸的酸性强于碳酸.
(4)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的制备也可以用CuSO4晶体和K2C2O4溶液反应得到.从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体的实验步骤为:加入适量乙醇、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.
①加入适量乙醇的优点有:
a.缩短加热的时间,降低能耗;  b.降低硫酸铜的溶解度,有利于硫酸铜晶体析出.
②在蒸发浓缩的初始阶段还采用了蒸馏的操作,其目的是回收乙醇.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.下图是苯和溴的取代反应的实验装置图,其中A为具有支管的试管改制成的反应容器,在其下端开了一个小孔,塞好石棉绒,再加入少量的铁屑粉,填写下列空白:

(1)向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液,几秒钟内就发生反应,写出A中发生反应的化学方程式(有机物写结构简式)2Fe+3Br2=2FeBr3
(2)试管C中苯的作用是除去HBr气体中混有的溴蒸气,反应开始后,观察D和E两试管,D中看到的现象是石蕊试液慢慢变红,并在导管口有白雾产生,E中看到的现象是有白雾,产生淡黄色沉淀.
(3)反应2min~3min后,在B中的氢氧化钠溶液里可观察到的现象是溶液中有红褐色的絮状物生成,底部有无色油状物质生成,液面上有白雾
(4)在上述整套装置中,具有防倒吸作用的仪器有DEF(填字母).
(5)改进后的实验除:①步骤简单,操作方便,成功率高;②各步现象明显;③对产品便于观察这三个优点外,还有一个优点是:充分吸收有毒气体,防止大气污染
(6)将B中的产物进行过滤,将滤液转移到分液漏斗中分液,将下层液体再次水洗分液而后进行干燥,最后得到的液体中主要含有的有机物苯和溴苯.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.实验室制备苯乙酮的化学方程式为:(乙酸酐)制备过程中还有CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑等副反应.
主要实验装置如图1,步骤如下:

(Ⅰ)合成:在三颈瓶中加入 20g无水AlCl3和30mL无水苯.为避免反应液升温过快,边搅拌边慢慢滴加6mL乙酸酐和10mL无水苯的混合液,控制滴加速率,使反应液缓缓回流.滴加完毕后加热回流1小时.
(Ⅱ)分离与提纯:
①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液,分离得到有机层
②水层用苯萃取,分液
③将①②所得有机层合并,洗涤、干燥、蒸去苯,得到苯乙酮粗产品
④蒸馏粗产品得到苯乙酮.回答下列问题:
(1)球形冷凝管中,冷凝水应从x(填“x”或“y”)口通入;仪器a的作用为:吸水,防止烧杯中的水蒸气进入三角瓶中;装置b的作用:吸收HCl气体.
(2)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶,可能导致AD.
A.反应太剧烈 B.液体太多搅不动 C.反应变缓慢 D.副产物增多
(3)分离和提纯操作②的目的是把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失.该操作中是否可改用乙醇萃取?否(填“是”或“否”),原因是乙醇与水混溶.
(4)粗产品蒸馏提纯时,图2装置中温度计位置正确的是C,可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是AB.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂.已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.利用如图所示装置制备亚氯酸钠.

完成下列填空:
(1)装置②中产生ClO2的化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2+2Na2SO4+H2O.装置③的作用是防止倒吸.
(2)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为:①减压,55℃蒸发结晶;②B;③E;④低于60℃干燥,得到成品.(选择合适的操作编号填空)
A.冷却到室温后,过滤           B.趁热过滤                  C.常温洗涤
D.冰水洗涤                               E.38~60℃的温水洗涤
(3)准确称取所得亚氯酸钠样品10g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-).将所得混合液配成250mL待测溶液.配制待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶;
(4)取25.00mL待测液,用2.0mol/L Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为滴入最后一滴Na2S2O3标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色.重复滴定2~3次,测得所用Na2S2O3溶液体积的平均值为20.00mL.该样品中NaClO2的质量分数为90.5%.
(5)Na2FeO4和ClO2在水处理过程中分别被还原为Fe3+和Cl-.如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2>Cl2>Na2FeO4.(填化学式)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.在一定条件下,下列各物质可发生如图所示的变化(反应中生成的水没有写出)

(1)B的化学式是NaHSO3或Na2SO3
(2)A的电子式是
(3)已知气体F是一种漂白剂,写出D和F反应的化学方程式:2SO2+O2 $?_{△}^{催化剂}$2SO3
(4)写出反应II的离子方程式:SO2+Cl2+2H2O═SO42-+2Cl-+4H+

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