Question

18．硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品，某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）．
I．【查閱資料】
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O是無(wú)色透明晶體，易溶于水，受熱、遇酸均反應(yīng)，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無(wú)沉淀生成．
（2）向Na₂CO₃和Na₂S混合液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃，所得產(chǎn)品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
（3）Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl．
Ⅱ．【[制備產(chǎn)品】實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（省略?shī)A持裝置）：

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下：
Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）
Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）檢查裝置氣密性．儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若一段時(shí)間內(nèi)漏斗內(nèi)液柱高度不變，則整個(gè)裝置氣密性良好：裝置E的作用是吸收尾氣，防止污染空氣．
（2）按圖示加入試劑．向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后，再加熱C，A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使C中Na₂CO₃和Na₂S恰好完全反應(yīng)，則C燒瓶中Na₂CO₃和NaS物質(zhì)的量之比為1：2．
（3）裝置B的另一作用是觀察SO₂的生成速率，其中的液體最好選擇c．
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)中要控制SO₂生成速率，使SO₂緩慢進(jìn)入C中可采取的措施有控制H₂SO₄滴加速度或控制反應(yīng)溫度或降溫；為了保證硫代硫酸鉀的產(chǎn)量，該實(shí)驗(yàn)一般控制在堿性環(huán)境下進(jìn)行．否則產(chǎn)品發(fā)黃，原因是溶液呈酸性，Na₂S₂O₃與酸反應(yīng)，生成黃色硫單質(zhì)．
（4）等Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結(jié)束反應(yīng)．趁熱過(guò)濾C中混合物，將濾液水浴加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品．
Ⅲ．【探究與反思】
為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)將方案補(bǔ)充完整．取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過(guò)濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸 （所需試劑從稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀HCl、蒸餾水中選擇），若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．

Answer 1

分析 濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，用B裝置二氧化硫的生成速率，C中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，D為安全瓶，防倒吸，二氧化硫有毒不能直接排空，E用堿液吸收尾氣，
Ⅱ、（1）利用壓強(qiáng)差檢驗(yàn)裝置氣密性；二氧化硫有毒不能直接排空，E吸收尾氣；
（2）A中為亞硫酸鈉與濃硫酸生成二氧化硫的反應(yīng)；①Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）②Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）③2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）④S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），Na₂S 與Na₂CO₃的反應(yīng)方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂S 與Na₂CO₃的最佳物質(zhì)的量比是2：1；
（3）觀察SO₂的生成速率，發(fā)生強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)，a不生成二氧化硫，bd中物質(zhì)均與二氧化硫反應(yīng)，只有c中飽和NaHSO₃溶液適合制取二氧化硫；控制酸的滴加速度或控制反應(yīng)溫度或降溫可使SO₂緩慢進(jìn)入C中；酸性條件下，產(chǎn)品發(fā)黃，生成S單質(zhì)；
（4）趁熱過(guò)濾C中混合物，將濾液水浴加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品；
III、根據(jù)：Na₂S₂O₃•5H₂O是無(wú)色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無(wú)沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl；硝酸、硫酸、鹽酸等性質(zhì)比較可知

解答 解：Ⅱ、（1）檢查裝置氣密性．儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若一段時(shí)間內(nèi)漏斗內(nèi)液柱高度不變則整個(gè)裝置氣密性良好；二氧化硫有毒不能直接排空，E裝置吸收尾氣，防止污染空氣；
故答案為：一段時(shí)間內(nèi)漏斗內(nèi)液柱高度不變；吸收尾氣，防止污染空氣；
（2）A中為亞硫酸鈉與濃硫酸生成二氧化硫的反應(yīng)，方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；①Na₂CO₃（aq）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+CO₂（g）②Na₂S（aq）+H₂O（I）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）③2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（I）④S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq），可得Na₂S 與Na₂CO₃的反應(yīng)方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂CO₃和NaS物質(zhì)的量之比為是1：2；
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；1：2；
（3）觀察SO₂的生成速率，發(fā)生強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)，a不生成二氧化硫，bd中物質(zhì)均與二氧化硫反應(yīng)，只有c中飽和NaHSO₃溶液適合制取二氧化硫；控制酸的滴加速度或控制反應(yīng)溫度或降溫可使SO₂緩慢進(jìn)入C中；酸性條件下，產(chǎn)品發(fā)黃，生成S單質(zhì)；
故答案為：c；控制H₂SO₄滴加速度或控制反應(yīng)溫度或降溫；溶液呈酸性，Na₂S₂O₃與酸反應(yīng)，生成黃色硫單質(zhì)；
（4）趁熱過(guò)濾C中混合物，將濾液水浴加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品；
故答案為：冷卻結(jié)晶；
III． 根據(jù)：Na₂S₂O₃•5H₂O是無(wú)色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無(wú)沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl，以及硝酸具有強(qiáng)氧化性、加入硫酸會(huì)引入硫酸根離子可知，取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過(guò)濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可以確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄；
故答案為：過(guò)濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的分析與評(píng)價(jià)，涉及氣密性檢驗(yàn)、離子檢驗(yàn)、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)等，側(cè)重實(shí)驗(yàn)分析能力及知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考查，注意利用總反應(yīng)的分析，題目難度中等．