Question

12．工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，某小組同學(xué)用如下裝置（略去部分夾持儀器，氣密性已檢驗(yàn)）模擬生產(chǎn)過程．實(shí)驗(yàn)步驟是：先向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂SO₃混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄；待Na₂S和Na₂SO₃完全消耗后，過濾C中混合物，濾液經(jīng)結(jié)晶即得到產(chǎn)品．
已知：i．燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）�。╝）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）�。╞）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）　 （c）
ii．BaS₂O₃易溶于水．
（1）E中的試劑是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）已知反應(yīng)（c）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）．
（4）產(chǎn)品中常含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn)．

步驟	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
I	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
II	過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入 足量稀鹽酸	沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生

①步驟II中加入的試劑可以是B（填序號(hào)）．
A．稀硫酸   B．稀鹽酸   C．稀硝酸   D．氫氧化鈉溶液
②步驟II設(shè)計(jì)過濾操作的目的是（用化學(xué)方程式和簡(jiǎn)要文字表述）分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發(fā)生反應(yīng)：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實(shí)驗(yàn)觀察．
（5）為減少裝置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改變?cè)�有裝置的基礎(chǔ)上對(duì)原實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的操作是先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液．
（6）Na₂S₂O₃常用作脫氯劑．Na₂S₂O₃溶液與Cl₂反應(yīng)的離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程分析可知，實(shí)驗(yàn)最后有二氧化硫或硫化氫等尾氣，會(huì)污染空氣，要用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）根據(jù)反應(yīng)Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）可知，Na₂S和Na₂SO₃反應(yīng)的總方程式為2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，據(jù)此計(jì)算；
（3）根據(jù)題中反應(yīng)原理可知，反應(yīng)的最后一步是硫與亞硫酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)是硫與亞硫酸鈉恰好完全反應(yīng)，據(jù)此判斷反應(yīng)的現(xiàn)象；
（4）檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向樣品的溶液中加入氯化鋇，若有沉淀，則有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再將沉淀過濾、洗滌后，向沉淀中加入稀鹽酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則說明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，據(jù)此答題；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以減小溶液中的硫酸鈉的產(chǎn)生；
（6）Na₂S₂O₃溶液與Cl₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸根和氯離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程分析可知，實(shí)驗(yàn)最后有二氧化硫或硫化氫等尾氣，會(huì)污染空氣，要用氫氧化鈉溶液吸收，所以E中的試劑是NaOH溶液，
故答案為：NaOH溶液；
（2）根據(jù)反應(yīng)Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）、2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）、S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）可知，Na₂S和Na₂SO₃反應(yīng)的總方程式為2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，所以Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）根據(jù)題中反應(yīng)原理可知，反應(yīng)的最后一步是硫與亞硫酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)是硫與亞硫酸鈉恰好完全反應(yīng)，此時(shí)的現(xiàn)象是溶液變澄清（或渾濁消失），
故答案為：溶液變澄清（或渾濁消失）；
（4）檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向樣品的溶液中加入氯化鋇，若有沉淀，則有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再將沉淀過濾、洗滌后，向沉淀中加入稀鹽酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則說明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，
①根據(jù)上面的分析可知，步驟II中加入的試劑可以是稀鹽酸，故選B；
 ②步驟II設(shè)計(jì)過濾操作的目的是分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發(fā)生反應(yīng)：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實(shí)驗(yàn)觀察，
故答案為：分離沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸發(fā)生反應(yīng)：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干擾實(shí)驗(yàn)觀察；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以減小溶液中的硫酸鈉的產(chǎn)生，所以為減少裝置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改變?cè)�有裝置的基礎(chǔ)上對(duì)原實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的操作是先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液，
故答案為：先向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄，產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液；
（6）Na₂S₂O₃溶液與Cl₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸根和氯離子，反應(yīng)的離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的制備、性質(zhì)以及含量的測(cè)定，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，難度較大．