Question

11．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．

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．
a．蒸馏水        b．饱和Na₂SO₃溶液   c．饱和NaHSO₃溶液    d．饱和NaHCO₃溶液
（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中，静置，取上层清液（或过滤后取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现白色沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．
已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃²?+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中硫酸和亚硫酸钠反应生成SO₂，装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，B装置不能吸收SO₂，则B中含有盛放饱和的NaHSO₃溶液，C中在加热条件下发生反应Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）=Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）=3S（s）+2H₂O、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），D对于E来说有缓冲作用，能防止E中发生倒吸现象，二氧化硫有毒不能直接排空，用碱液吸收SO₂，所以E中盛放液体是碱液，
（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 Na₂SO₃，2Na₂S反应时同时生成2Na₂SO₃，还需要1Na₂SO₃；
（3）观察SO₂的生成速率，则二氧化硫通过溶液不能与SO₂反应，有气泡逸出；
（4）检测产品中是否存在Na₂SO₄，先加盐酸排除干扰，再利用氯化钡检验硫酸根离子．

解答 解：A中硫酸和亚硫酸钠反应生成SO₂，装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，B装置不能吸收SO₂，则B中含有盛放饱和的NaHSO₃溶液，C中在加热条件下发生反应Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）=Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）=3S（s）+2H₂O、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），D对于E来说有缓冲作用，能防止E中发生倒吸现象，二氧化硫有毒不能直接排空，用碱液吸收SO₂，所以E中盛放液体是碱液，
（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）装置A中反应的化学方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根据题目所给3个反应，可得出对应关系：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，2Na₂S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）观察SO₂的生成速率，是通过观察溶液中产生气泡的快慢来判断，所以溶液不能与SO₂反应，选项中只有饱和NaHSO₃溶液与二氧化硫不反应，
故答案为：c；
（4）检测产品中是否存在Na₂SO₄，操作、现象和结论为取少量产品溶于足量稀盐酸中，静置，取上层清液（或过滤后取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现白色沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质，
故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸中，静置，取上层清液（或过滤后取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现白色沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．

点评 本题考查物质制备、物质检验、氧化还原反应、实验操作等知识点，为高频考点，明确实验原理、物质性质是解本题关键，熟悉流程图中各个装置作用、可能发生的反应，知道硫酸根离子检验方法及现象，题目难度不大．