Question

13．硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大苏打”，又称“海波”．已知它易溶于水，难溶于乙醇，加热易分解．某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：

（1）装置A中发生反应的化学方程式是Na₂SO₃+H₂SO_4（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）装置B中通入SO₂反应生成Na₂S₂O₃和CO₂，其离子方程式为4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-，生成的硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤．
（3）装置C的作用是检验装置B中SO₂的吸收效率，C中试剂是品红、溴水或KMnO₄溶液，表明SO₂吸收效率低的实验现象是C中溶液褪色．为了使SO₂尽可能吸收完全，在不改变B中溶液浓度、体积的条件下，除了及时搅拌反应物外，还可采取的合理措施是控制SO₂的流速（或增大SO₂的接触面积或适当升高温度）（写出一条）．
（4）本实验所用的Na₂CO₃中含少量NaOH，检验含有NaOH的实验方案为：取少量样品于试管（烧杯）中，加水溶解，加入过量的CaCl₂溶液，振荡（搅拌），静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH＞9.5，则含有NaOH（实验中供选用的试剂及仪器：CaCl₂溶液、Ca（OH）₂溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管．提示：室温时CaCO₃饱和溶液的pH=9.5）

Answer 1

分析 装置A为二氧化硫的制取：Na₂SO₃+H₂SO_4（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，B装置为Na₂S₂O₃的生成装置：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，二氧化硫能和品红作用，二氧化硫能被高锰酸钾氧化，能与溴单质，上述溶液均褪色，所以装置C中盛放品红、溴水或KMnO₄溶液，其作用是检验装置B中SO₂的吸收效率，二氧化硫有毒，不能直接排放到空气中，装置D作用为尾气吸收装置，吸收未反应的二氧化硫．
（1）装置A为二氧化硫的制取，亚硫酸钠和浓硫酸发生复分解反应生成硫酸钠和水和二氧化硫；
（2）根据题目信息SO₂、Na₂S和Na₂CO₃反应生成Na₂S₂O₃，结合质量守恒确定产物并配平，硫代硫酸钠晶体易溶于水，难溶于乙醇生成的硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤；
（3）装置B的作用是检验装置A中SO₂的吸收效率，说明B中物质能与二氧化硫反应，且有明显的现象，一般可为品红、溴水或KMnO₄溶液；加快反应速率，可增大接触面积，增大浓度、升高温度等；
（4）已知室温时CaCO₃饱和溶液的pH=9.5，若要检验氢氧化钠存在，需加入过量CaCl₂溶液，把Na₂CO₃转化为CaCO₃，再测量溶液的pH，若pH大于9.5，说明含有NaOH．

解答 解：（1）装置A为二氧化硫的制取，亚硫酸钠和浓硫酸发生复分解反应：Na₂SO₃+H₂SO_4（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，生成二氧化硫，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO_4（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）三颈烧瓶B中制取Na₂S₂O₃反应的总化学反应方程式为：4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃=CO₂↑+3Na₂S₂O₃，离子反应为：4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-，硫代硫酸钠晶体易溶于水，难溶于乙醇，乙醇易挥发，生成的硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤，
故答案为：4SO₂+2S^2-+CO₃^2-=CO₂↑+3S₂O₃^2-；乙醇；
（3）装置B的作用是检验装置A中SO₂的吸收效率，说明B中物质能与二氧化硫反应，且有明显的现象，一般可为品红、溴水或KMnO₄溶液等，如A中SO₂吸收效率低，则B中进入较多的二氧化硫，导致B中溶液颜色很快褪色，加快反应速率，可增大气体与液体的接触面积，增大浓度，加快二氧化硫的流速、升高温度等，
故答案为：品红、溴水或KMnO₄溶液；褪色；控制SO₂的流速（或增大SO₂的接触面积或适当升高温度）；
（4）检验氢氧化钠存在，需加入过量CaCl₂溶液，把Na₂CO₃转化为CaCO₃，再测量溶液的pH，实验方案为：取少量样品于试管（烧杯）中，加水溶解，加入过量的CaCl₂溶液，振荡（搅拌），静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH＞9.5，则含有NaOH，
故答案为：取少量样品于试管（烧杯）中，加水溶解，加入过量的CaCl₂溶液，振荡（搅拌），静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH＞9.5，则含有NaOH．

点评 本题考查了硫代硫酸钠晶体制备实验方案的设计和制备过程分析应用，主要是实验基本操作的应用、二氧化硫的性质的探究，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握物质的性质以及实验原理的探究，题目难度中等．