Question

3．Na₂S₂O₃•5H₂O俗称：“海波”，是常用的定影剂和还原剂，它是无色晶体，易溶于水，不溶于乙醇，遇酸易分解：S₂O₃²-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，在20℃和70℃时的溶解度分别为60.0g和212.0g，Na₂S₂O₃•5H₂O在40～50℃时会熔化，48℃时会分解，工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，实验室可用如图所示的装置（略去部分夹持仪器）模拟生成过程．
装置C中发生的反应如下：
反应Ⅰ：Na₂S₂O₃（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）
反应Ⅱ：2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）
反应Ⅲ：S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
（1）仪器A的名称是圆底烧瓶．
（2）写出检查该装置气密性的方法：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．
（3）装置D的作用是防止倒吸，装置E中所盛的试剂为NaOH溶液．
（4）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，实验中为使SO₂缓慢进入装置C中，采用的操作是控制滴加硫酸的速率．已知反应Ⅲ相对较慢，则装置C中反应达到终点的观现象是溶液变澄清．
（5）为提高产品纯度，应使装置C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则装置C中Na₂S和Na₂SO₃的物质的量之比为2：1．
（6）反应终止后，装置C中的溶液经蒸发浓缩可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质．利用常见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、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．

Answer 1

分析 工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，利用装置A制备二氧化硫，把分液漏斗中的浓硫酸滴入烧瓶中亚硫酸钠中反应得到二氧化硫气体，二氧化硫通入B装置，装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，实验中为使SO₂缓慢进入烧瓶C，需要控制控制滴加硫酸的速率，通入装置C发生反应烧瓶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）
当S完全反应后表明反应达终点，所以此时应看到的现象为溶液变为澄清，反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，得到硫代硫酸钠，装置D是防止倒吸的安全瓶，装置E是吸收剩余气体，防止污染空气，
（1）根据装置图可知仪器A的名称；
（2）根据压强差原理检验装置的气密性；
（3）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；
（4）观察SO₂的生成速率，发生强酸制取弱酸的反应，可以通过控制加入酸的量，Ⅲ中发生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反应达到终点是S完全溶解；
（5）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；
（6）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）根据装置图可知仪器A的名称为圆底烧瓶，
故答案为：圆底烧瓶；
（2）检查该装置气密性的方法是：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，
故答案为：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；
（3）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：防止倒吸；NaOH；
（4）实验中为使SO₂缓慢进入烧瓶C，需要控制滴加硫酸的速率，Ⅲ中发生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反应达到终点是S完全溶解，溶液变澄清，
故答案为：控制滴加硫酸的速率；溶液变澄清；
（5）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；
（6）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，可以利用总反应的分析，题目难度中等．