Question

工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃·5H₂O，實(shí)驗(yàn)室可用如下裝置(略去部分夾持儀器)模擬生產(chǎn)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)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________________，則整個(gè)裝置氣密性良好。裝置D的作用是__________。裝置E中為________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________。

(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________。

a．蒸餾水  b．飽和Na₂SO₃溶液

c．飽和NaHSO₃溶液  d．飽和NaHCO₃溶液

實(shí)驗(yàn)中，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，采用的操作是__________________________。已知反應(yīng)(Ⅲ)相對較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是__________________。反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A，實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱時(shí)必須使用石棉網(wǎng)的儀器還有________。

a．燒杯  b．蒸發(fā)皿

c．試管  d．錐形瓶

(4)反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶即可析出Na₂S₂O₃·5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質(zhì)。利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，簡要說明實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論：________________________________________。

已知Na₂S₂O₃·5H₂O遇酸易分解：S₂O＋2H^＋===S↓＋SO₂↑＋H₂O

供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液。

Answer 1

(1)液柱高度保持不變　防止倒吸　NaOH(合理答案均可)

(2)2∶1

(3)c　控制滴加硫酸的速度(合理即可得分)　溶液變澄清(或渾濁消失)　a、d

(4)取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層溶液(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)(合理答案均可)

[解析] (1)若裝置氣密性良好，則裝置B中的長頸漏斗加入水，B瓶內(nèi)壓強(qiáng)變大，在長頸漏斗的頸中會形成一段液柱，且液柱高度保持不變；根據(jù)裝置圖可知裝置D是安全瓶，可防止E中液體倒吸進(jìn)入C中；裝置E是用來吸收未反應(yīng)完全的H₂S或SO₂的尾氣處理裝置，因此E中試劑需用堿溶液，如NaOH溶液。(2) 反應(yīng)(Ⅰ)×2＋反應(yīng)(Ⅱ)＋ 反應(yīng)(Ⅲ)×3可得該轉(zhuǎn)化過程的總反應(yīng)：2Na₂S＋Na₂SO₃＋3SO₂===3Na₂S₂O₃，則C瓶中Na₂S和Na₂SO₃的物質(zhì)的量之比最好為2∶1。(3)為減少SO₂的損失，裝置B中液體最好是飽和亞硫酸氫鈉溶液；可通過控制滴加濃硫酸的速率來減慢SO₂的產(chǎn)生速率從而達(dá)到減慢SO₂的進(jìn)入燒瓶C的實(shí)驗(yàn)要求；燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，溶液中的硫全部轉(zhuǎn)化為Na₂S₂O₃，溶液由渾濁變澄清；燒杯、錐形瓶加熱時(shí)需墊石棉網(wǎng)，蒸發(fā)皿、試管可直接用酒精燈加熱。(4)為檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有Na₂SO₄，可取少量產(chǎn)品溶于足量鹽酸，以排除溶液中SO(包含S₂O與鹽酸反應(yīng)生成的SO)，然后取上層清液，滴加BaCl₂溶液，看是否有白色沉淀，得出上層清液中是否含有SO的結(jié)論，進(jìn)而做出產(chǎn)品中有無Na₂SO₄雜質(zhì)的判斷。