Question

15．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（略去部分加持儀器）模擬生成過(guò)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(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若柱高度保持不變，則整個(gè)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）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．
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，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．已知反應(yīng)（Ⅲ）相對(duì)較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變澄清（或渾濁消失）．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ad．
a．燒杯    b．蒸發(fā)皿      c．試管      d．錐形瓶
（3）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)．利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)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(guò)濾，取濾液），滴入幾滴BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中含有Na₂SO₄，若沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中不含Na₂SO₄．
已知：
1．Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O
2．供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液．

Answer 1

分析 工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長(zhǎng)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，利用裝置A制備二氧化硫，把分液漏斗中的濃硫酸滴入燒瓶中亞硫酸鈉中反應(yīng)得到二氧化硫氣體，二氧化硫通入B裝置，裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率． 實(shí)驗(yàn)中為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，需要控制控制滴加硫酸的速率，通入裝置C發(fā)生反應(yīng)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）
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，得到硫代硫酸鈉，裝置D是防止倒吸的安全瓶，裝置E是吸收剩余氣體，防止污染空氣，
（1）液柱高度保持不變，說(shuō)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）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，控制二氧化硫和氧氣的體積比，使氣體充分混合，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，應(yīng)使二氧化硫的生成速率慢，可以從滴入酸的速率控制，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)說(shuō)明恰好反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，溶液變澄清，玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器；據(jù)此答題；
（3）檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，先加鹽酸排除干擾，再利用氯化鋇檢驗(yàn)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(zhǎng)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）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，通過(guò)控制滴加硫酸的速度，可以控制產(chǎn)生二氧化硫的速率，所以為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度，根據(jù)C中發(fā)生的反應(yīng)可知，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)為硫與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，反應(yīng)的現(xiàn)象為溶液變澄清（或混濁消失），玻璃容器加熱面積較大的儀器需要均勻加熱，避免局部受熱炸裂玻璃儀器，燒杯，錐形瓶加熱需要墊石棉網(wǎng)，試管蒸發(fā)皿直接加熱，選ad，
故答案為：c；控制滴加硫酸的速度；溶液變澄清（或混濁消失）；ad；
（3）檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，操作、現(xiàn)象和結(jié)論為取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過(guò)濾，取濾液），滴入幾滴BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中含有Na₂SO₄，若沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中不含Na₂SO₄，
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(guò)濾，取濾液），滴入幾滴BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中含有Na₂SO₄，若沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀則說(shuō)明產(chǎn)品中不含Na₂SO₄．

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，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，可以利用總反應(yīng)的分析，題目難度中等．