Question

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)模拟生产过程。

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)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______________________，则整个装置气密性良好。装置D的作用是________。装置E中为________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________。

(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________(填选项字母，下同)。

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，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是___________。

已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是______。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还有________。

a．烧杯                                 b．蒸发皿

c．试管                                 d．锥形瓶

(4)反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可析出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

__________________________________________________________。

已知Na₂S₂O₃·5H₂O遇酸易分解：S₂O＋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

解析　(1)若装置不漏气，则长颈漏斗中会形成一段液柱并且液柱高度保持不变；装置D是安全瓶，可防止倒吸；装置E是尾气处理装置，用来吸收过量的SO₂，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。

(2)若生成3 mol Na₂S₂O₃，根据方程式的关系可知需要3 mol S和3 mol Na₂SO₃；生成3 mol S需2 mol H₂S；而生成2 mol H₂S需2 mol Na₂S且同时生成2 mol Na₂SO₃；故需要的Na₂S为2 mol、Na₂SO₃为1 mol，其物质的量之比为2:1。

(3)装置B中的溶液不能和SO₂反应。蒸馏水能溶解SO₂；Na₂SO₃溶液能与SO₂反应：SO₂＋Na₂SO₃＋H₂O===2NaHSO₃；NaHCO₃溶液也能与SO₂反应：

NaHCO₃＋SO₂===CO₂＋NaHSO₃。为使SO₂缓慢进入烧瓶C，应使生成SO₂的速率减慢，可通过控制滴加硫酸的速率来实验；因反应(Ⅲ)相对较慢，C中反应达到终点时S消耗完，现象是溶液变澄清。蒸发皿加热时不需垫石棉网；试管是小型玻璃仪器，加热时也不需垫石棉网；烧杯、锥形瓶在加热时需垫石棉网。

(4)Na₂S₂O₃和Na₂SO₃的存在对SO的检验有干扰，要先除去。根据题给信息，可先加入过量的稀盐酸将二者除去。

答案　(1)液柱高度保持不变　防止倒吸　NaOH(合理即得分)

(2)2:1

(3)c　控制滴加硫酸的速度(合理即得分)　溶液变澄清(或浑浊消失)　ad

(4)取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过

滤，取滤液)，滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质(合理即得分)