Question

15．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用，工業(yè)普遍使用Na₂SO₃與硫磺（S）共煮得到，裝置如圖．已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）步驟1：打開K₁、關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量甲并加熱，寫出反應(yīng)的方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O．
（2）步驟2：始終保持C中溶液呈堿性，反應(yīng)一段時間后，硫粉的量逐漸減少，打開K₂、關(guān)閉K₁并停止加熱．
①C中溶液須保持呈堿性的原因：若呈酸性，則S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑．（用離子方程式表示）
②裝置B、D的試劑相同，均為氫氧化鈉溶液．
步驟3：將C中所得混合物分離提純后得產(chǎn)品．
（3）利用反應(yīng)2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂也能制備Na₂S₂O₃．所需儀器如圖2，按氣流方向連接各儀器，接口順序?yàn)椋篴→g，h→b，c→e，f→d．

（4）裝置乙盛裝的試劑是：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液．
（5）Na₂S₂O₃還原性較強(qiáng)，工業(yè)上常用作除去溶液中殘留的Cl₂，該反應(yīng)的離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．
（6）請?jiān)O(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述殘留的Cl₂被還原成了Cl^-：取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃與硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸鈉，裝置C中試劑為Na₂CO₃溶液和硫粉，所以試劑甲與銅片反應(yīng)生成SO₂，則試劑甲為濃硫酸，銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫；
（2）①Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在、碳酸根與氫離子不大量共存；
②裝置B、D中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環(huán)境；
（3）三頸燒瓶中是濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體的裝置，乙中發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，標(biāo)有a、d裝置進(jìn)行尾氣吸收，防止污染空氣，標(biāo)有bc的裝置為安全瓶，起到防止倒吸的作用，反應(yīng)結(jié)束后，先關(guān)閉分液漏斗旋塞，接下來的操作是關(guān)閉K₁打開K₂；
（4）裝置乙中發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（5）Na₂S₂O₃與足量氯水反應(yīng)，氯氣是強(qiáng)氧化劑，硫代硫酸鈉中硫元素被氧化為硫酸根，氯元素被還原為C1^-；
（6）證明殘留的Cl₂被還原成了Cl^-，先加入硝酸鋇除掉硫酸根，取上層液用硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子．

解答 解：（1）Na₂SO₃與硫磺（S）共煮可制得硫代硫酸鈉，裝置C中試劑為Na₂CO₃溶液和硫粉，所以試劑甲與銅片反應(yīng)生成SO₂，則試劑甲為濃硫酸，銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，反應(yīng)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O；
（2）①Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在、碳酸根與氫離子不大量共存，反應(yīng)離子方程式：S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑、
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+SO₂↑+S↓、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑；
②裝置B、D中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環(huán)境，故答案為：氫氧化鈉溶液；
（3）三頸燒瓶中是濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體的裝置，乙中發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，標(biāo)有a、d裝置進(jìn)行尾氣吸收，防止污染空氣，標(biāo)有bc的裝置為安全瓶，起到防止倒吸的作用，反應(yīng)結(jié)束后，先關(guān)閉分液漏斗旋塞，接下來的操作是關(guān)閉K₁打開K₂，接口順序?yàn)椋篴→g，h→b，c→e，f→d或 a→h，g→b，c→e，f→d，
故答案為：g、h、b、c、e、f或 h、g、b、c、e、f；
（4）裝置乙中發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，盛裝的試劑是Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，
故答案為：Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液；
（5）Na₂S₂O₃與氯氣反應(yīng)生成硫酸根，氯元素被還原為C1^-，離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（6）證明上述殘留的Cl₂被還原成了Cl^-方法為：取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-，
故答案為：取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，再取上層清液（或過濾后取濾液），滴加AgNO₃溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明Cl₂被還原為了Cl^-．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查學(xué)生對制備原理的分析，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識解決實(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，難度中等．