Question

12．工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，某小组同学用如下装置（略去部分夹持仪器，气密性已检验）模拟生产过程．实验步骤是：先向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂SO₃混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄；待Na₂S和Na₂SO₃完全消耗后，过滤C中混合物，滤液经结晶即得到产品．
已知：i．烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）　（a）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）　（b）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）　 （c）
ii．BaS₂O₃易溶于水．
（1）E中的试剂是NaOH溶液．
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1．
（3）已知反应（c）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清（或浑浊消失）．
（4）产品中常含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．该小组设计了以下实验方案进行检验．

步骤	实验操作	实验现象
I	取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液	有白色沉淀生成
II	过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入 足量稀盐酸	沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生

①步骤II中加入的试剂可以是B（填序号）．
A．稀硫酸   B．稀盐酸   C．稀硝酸   D．氢氧化钠溶液
②步骤II设计过滤操作的目的是（用化学方程式和简要文字表述）分离沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸发生反应：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干扰实验观察．
（5）为减少装置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改变原有装置的基础上对原实验步骤进行了改进，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液．
（6）Na₂S₂O₃常用作脱氯剂．Na₂S₂O₃溶液与Cl₂反应的离子方程式为S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）根据实验流程分析可知，实验最后有二氧化硫或硫化氢等尾气，会污染空气，要用氢氧化钠溶液吸收；
（2）根据反应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反应的总方程式为2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，据此计算；
（3）根据题中反应原理可知，反应的最后一步是硫与亚硫酸钠反应，反应达到终点时，应是硫与亚硫酸钠恰好完全反应，据此判断反应的现象；
（4）检验产品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向样品的溶液中加入氯化钡，若有沉淀，则有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再将沉淀过滤、洗涤后，向沉淀中加入稀盐酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则说明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，据此答题；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以减小溶液中的硫酸钠的产生；
（6）Na₂S₂O₃溶液与Cl₂发生氧化还原反应，生成硫酸根和氯离子，根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式．

解答 解：（1）根据实验流程分析可知，实验最后有二氧化硫或硫化氢等尾气，会污染空气，要用氢氧化钠溶液吸收，所以E中的试剂是NaOH溶液，
故答案为：NaOH溶液；
（2）根据反应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反应的总方程式为2Na₂S+3SO₂+Na₂SO₃=3Na₂S₂O₃，所以Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1；
（3）根据题中反应原理可知，反应的最后一步是硫与亚硫酸钠反应，反应达到终点时，应是硫与亚硫酸钠恰好完全反应，此时的现象是溶液变澄清（或浑浊消失），
故答案为：溶液变澄清（或浑浊消失）；
（4）检验产品中是否含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，由于BaS₂O₃易溶于水，所以可以向样品的溶液中加入氯化钡，若有沉淀，则有Na₂SO₃或Na₂SO₄，再将沉淀过滤、洗涤后，向沉淀中加入稀盐酸，看沉淀能否溶解，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则说明既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，
①根据上面的分析可知，步骤II中加入的试剂可以是稀盐酸，故选B；
 ②步骤II设计过滤操作的目的是分离沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸发生反应：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干扰实验观察，
故答案为：分离沉淀，防止溶液中的S₂O₃^2-遇酸发生反应：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，干扰实验观察；
（5）用Na₂S和Na₂CO₃混合溶液代替Na₂S和Na₂SO₃混合溶液可以减小溶液中的硫酸钠的产生，所以为减少装置C中生成的Na₂SO₄的量，在不改变原有装置的基础上对原实验步骤进行了改进，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液，
故答案为：先向A中烧瓶滴加浓H₂SO₄，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na₂S和Na₂CO₃混合溶液；
（6）Na₂S₂O₃溶液与Cl₂发生氧化还原反应，生成硫酸根和氯离子，反应的离子方程式为S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5 H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．

点评 本题主要考查物质的制备、性质以及含量的测定，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力，提高学生的学科素养，难度较大．