Question

【題目】1.

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]實驗裝置如圖所示（省略夾持裝置）：

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下：

Na2CO3（aq）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+CO2（g）

Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）

2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）

S（s）+Na2SO3（aq）Na2S2O3（aq）

實驗步驟：

（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的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若__________，則整個裝置氣密性良好：裝置E的作用是__________。

（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)的化學方程式是______；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Na2S物質(zhì)的量之比為_______ 。

（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_____。

a.蒸餾水 b.飽和Na2SO3溶液 c.飽和NaHSO3溶液 d.飽和NaHCO3溶液

實驗中要控制SO2生成速率，使SO2緩慢進入C中可采取的措施有_______；為了保證硫代硫酸鉀的產(chǎn)量，該實驗一般控制在堿性環(huán)境下進行。否則產(chǎn)品發(fā)黃，原因是______。

（4）等Na2S和Na2CO3完全消耗后，結(jié)束反應(yīng)。趁熱過濾C中混合物，將濾液水浴加熱濃縮、_____，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。

Ⅲ．[探究與反思]

為驗證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4，該小組設(shè)計了以下實驗方案，請將方案補充完整。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，_____（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

【答案】 若一段時間內(nèi)漏斗內(nèi)液柱高度不變 吸收尾氣，防止污染空氣 Na2SO3+ H2SO 4(濃)＝Na2SO4+ SO2↑+ H2O 1: 2 c 控制H2SO4滴加速度(或控制反應(yīng)溫度或降溫；降低H2SO4的濃度,答案合理給分) SO2過量，溶液呈酸性，Na2S2O3與酸反應(yīng)，生成黃色硫單質(zhì) 冷卻結(jié)晶 過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，再向沉淀物中加入足量的稀鹽酸

【解析】試題分析：本題以硫代硫酸鈉晶體的制備和雜質(zhì)的檢驗為題材，重點考查化學實驗裝置氣密性的檢驗、化學實驗安全性、化學實驗操作、化學計算、影響氣體溶解性的因素、化學反應(yīng)速率的控制、產(chǎn)品的分離提純等知識，考查考生對實驗的綜合分析能力。

解析：制備裝置圖中，A是制取SO2，B、D氣體經(jīng)過時并無任何變化，因此B、D是安全瓶，B主要防止C中溶液倒吸進入A產(chǎn)生危險，D主要防止E中溶液倒吸進入C產(chǎn)生雜質(zhì)，C是制備硫代硫酸鈉，E是吸收尾氣中的SO2等有毒氣體，防止污染空氣。

（1）兩端活塞關(guān)閉后，長頸漏斗中形成的一段水柱在密封性良好的裝置中能夠長時間保持。E是為了防止SO2溢出到空氣中產(chǎn)生污染。答案：若一段時間內(nèi)漏斗內(nèi)液柱高度不變 、吸收尾氣，防止污染空氣 （2）A是利用Na2SO3與濃H2SO4反應(yīng)制備SO2。已知C燒瓶的四個反應(yīng)原理中，設(shè)第四個反應(yīng)消耗S 3mol，則消耗Na2SO3 3mol，3mol S在第三個反應(yīng)中消耗H2S 2mol、SO2 1mol，所以第二個反應(yīng)生成2mol H2S需要Na2S 2mol，同時得到Na2SO3 2mol，因此第一個反應(yīng)僅需提供1mol Na2SO3，則需要消耗Na2CO3 1mol，綜上所述，需要Na2CO3 1mol，Na2S 2mol。答案： Na2SO3+ H2SO 4(濃)=Na2SO4+ SO2↑+ H2O 、 1: 2。（3）裝置B是安全瓶。由于SO2易溶于水，所以盛放水不合適，A錯誤；盛放Na2SO3飽和溶液時，Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，因此B錯誤。飽和NaHSO3不能溶解SO2，所以C正確；2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2+H2O，因此D錯誤，所以應(yīng)當選用C的飽和NaHSO3溶液。使SO2緩慢進入C中，就是使裝置A中反應(yīng)速率降低，因此可以采用降溫、適當降低H2SO4濃度或是控制濃硫酸滴加速度等措施。由于酸性條件下，Na2S2O3會發(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)S使產(chǎn)品發(fā)黃。答案：c 、降溫（適當降低H2SO4濃度或是控制濃硫酸滴加速度）、酸性環(huán)境下，Na2S2O3與酸反應(yīng)生成黃色硫單質(zhì)。（4）趁熱過濾后得到Na2S2O3溶液，加熱濃縮得到其濃度較大的高溫溶液，再進行降溫結(jié)晶可以得到固體產(chǎn)物，過濾除去少量溶液，洗滌除去雜質(zhì)，干燥除水即可得到產(chǎn)品。答案：降溫結(jié)晶。（5）由于Na2S2O3稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀，所以沉淀可能是BaSO3、BaSO4中的一種或兩種， HNO3會將BaSO3氧化生成BaSO4，H2SO4也會與BaSO3反應(yīng)生成BaSO4和SO2，而蒸餾水不能溶解BaSO3或BaSO4，所以應(yīng)當使用稀鹽酸。但是溶液中的Na2S2O3和沉淀表面水中溶解的Na2S2O3，在稀鹽酸作用下會有SO2生成干擾SO32-檢驗，所以在加入鹽酸之前必須先過濾，再用水洗凈沉淀。這樣，沉淀中的BaSO3在鹽酸的作用下會有刺激新氣味的氣體SO2產(chǎn)生，而BaSO4不溶于稀鹽酸會看到沉淀仍然存在。答案：過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，再向沉淀物中加入足量的稀鹽酸。