Question

13．工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）模擬生成過程．

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)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）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則說明裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液．
（2）為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應(yīng)，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1．
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，其中的液體最好選擇c（填字母代號）．
a．蒸餾水                      b．飽和Na₂SO₃溶液
c．飽和NaHSO₃溶液            d．飽和NaHCO₃溶液
（4）實驗開始后，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，可采取的操作是控制滴加硫酸的速度．
（5）已知反應(yīng)（III）相對較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達到終點的現(xiàn)象是溶液變澄清（或混濁消失）．
（6）反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A，實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網(wǎng)的儀器有ad．（填字母代號）
a．燒杯          b．蒸發(fā)皿         c．試管         d．錐形瓶
（7）反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質(zhì)．請設(shè)計簡單實驗，檢測產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，簡要說明實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過濾，取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)．

Answer 1

分析 本題是實驗室模擬工業(yè)上利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O的過程，涉及SO₂的制備、生成Na₂S₂O₃的反應(yīng)原理探究、尾氣的處理以及實驗的安全操作，還設(shè)計了通過觀察氣泡來控制流速、反應(yīng)終點的判斷和硫酸根離子檢驗的實驗操作，據(jù)此解答；
（1）液柱高度保持不變，說明氣密性良好；D中左側(cè)為短導(dǎo)管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用；

（2）根據(jù)題目所給3個反應(yīng)，可得出對應(yīng)關(guān)系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2molNa₂S反應(yīng)時同時生成2molNa₂SO₃，還需要1molNa₂SO₃；
（3）觀察SO₂的生成速率，選擇的液體或溶液不能吸收SO₂，不影響SO₂的氣體量；
（4）實驗開始后，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，可從降低反應(yīng)速率的角度并結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素去考慮；
（5）Ⅲ中發(fā)生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反應(yīng)達到終點是S完全溶解，
（6）常見儀器中燒杯、錐形瓶需要加熱時必須使用石棉網(wǎng)，蒸發(fā)皿、試管可直接加熱；
（7）加入鹽酸，Na₂S₂O₃反應(yīng)生成S沉淀，所以靜置后取上層清液，滴加BaCl₂溶液，檢驗溶液中是否含有硫酸根離子；

解答 解：（1）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則氣密性良好；D中左側(cè)為短導(dǎo)管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用，可選用NaOH溶液，故答案為：液柱高度保持不變；防止倒吸；NaOH；
（2）根據(jù)題目所給3個反應(yīng)，可得出對應(yīng)關(guān)系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反應(yīng)時同時生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃，所以燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1，故答案為：2：1；
（3）為觀察SO₂的生成速率，可供選擇的溶液或液體中，水能溶解SO₂生成亞硫酸，飽和Na₂SO₃溶液和飽和NaHCO₃溶液均與二氧化硫反應(yīng)，只有c中飽和NaHSO₃溶液與SO2不反應(yīng)，應(yīng)該選c，故答案為：c；
（4）為減慢SO2的生成速率，可通過控制分液漏斗控制滴加稀硫酸的速率來完成，故答案為：控制滴加硫酸的速度；
（5）Ⅲ中發(fā)生S（g）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），反應(yīng)達到終點是S完全溶解，可觀察到溶液變澄清（或渾濁消失），故答案為：溶液變澄清（或混濁消失）；
（6）燒杯、錐形瓶需要加熱時必須使用石棉網(wǎng)，故答案為：ad；
（7）檢測產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄的實驗方案為：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸、靜置、取上層清液（或過濾，取濾液）、滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)，故答案為：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過濾，取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質(zhì)．

點評 本題考查實驗方案的分析與評價，涉及氣密性檢驗、離子檢驗、對操作的分析評價等，側(cè)重實驗分析能力及知識綜合應(yīng)用能力的考查，（2）為易錯點，可以利用總反應(yīng)的分析，題目難度中等．