Question

硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃，在酸性溶液中不能穩定存在）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得，裝置如圖Ⅰ；有關物質的溶解度曲線如圖Ⅱ所示．

（1）Na₂S₂O₃?5H₂O的制備：
①寫出試管內發生反應的化學方程式：

 

．
②B中混合液被氣流攪動，反應一段時間后，硫粉的量逐漸減少．當B中溶液的pH接近7時就停止加熱，理由是

 

；裝置C的作用是

 

．
③過濾B中的混合液，將濾液經過

 

、

 

、過濾、洗滌、烘干，得到產品．
（2）飽和Na₂CO₃溶液吸收少量SO₂后所得溶液呈弱堿性，含有OH^-、SO₃^2-、HCO₃^-等陰離子．
請設計試驗方案，證明“濾液”中存在SO₃^2-、HCO₃^-，在答題卡上寫出實驗步驟、預期現象和結論．
限選儀器及試劑：pH計、小燒杯、試管、帶塞導氣管、滴管、玻璃棒、過濾裝置和濾紙；2mol/L鹽酸、1mol/LBaCl₂溶液、1 mol/LBa（NO₃）₂溶液、品紅溶液、紫色石蕊試液、澄清石灰水等．

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：取適量“濾液”于小燒杯中，用滴管向小燒杯加入過量l mol/L BaCl2溶液．	若出現白色渾濁，溶液可能存在SO32-．
步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，將所得固體、濾液分別置于試管A、B備用．	/
步驟3：向試管A中加入   ．
步驟4：向試管B中加入   ．

Answer 1

分析：（1）銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；根據題目Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在的信息判斷；二氧化硫不能排放到空氣中，應有尾氣處理裝置；從濾液中獲取Na₂S₂O₃?5H₂O需蒸發濃縮冷卻結晶等操作；
（2）亞硫酸根離子可以和鹽酸之間發生反應生成能使品紅退色的二氧化硫氣體，幾次檢驗亞硫酸根離子；除去亞硫酸根離子后，剩余的碳酸氫根離子和鹽酸之間反應產生的二氧化碳可以是澄清石灰水變渾濁，據此來回答即可．

解答：解：（1）銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

 CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在，碳酸鈉的作用是起反應物作用及提供堿性環境，所以當C中溶液的pH接近7時，停止加熱；SO₂是大氣污染物，需要尾氣處理，則裝置B、D中應盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環境；Na₂S₂O₃?5H₂O受熱易分解，所需冷卻結晶，所以從濾液中獲取Na₂S₂O₃?5H₂O需蒸發濃縮冷卻結晶等操作，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在；吸收SO₂，防止污染；蒸發濃縮、冷卻結晶；
（2）要證明“濾液”中存在SO₃^2-、HCO₃^-，先檢驗亞硫酸根離子，根據亞硫酸根離子可以和鹽酸之間發生反應生成能使品紅退色的二氧化硫氣體，再用滴加鹽酸后是否出現使石灰水變渾濁的氣體來檢驗碳酸氫根離子的存在，因為二氧化硫也可以使澄清石灰水變渾濁，故答案為：向試管A中加入少量2mol/L的鹽酸，再滴加幾滴品紅溶液，振蕩；若品紅退色，證明濾液中含有SO₃^2-；向試管B中加入過量的2mol/L鹽酸溶液，立即塞緊帶塞導氣管，并將之通入澄清石灰水中；若澄清石灰水變渾濁，證明含有HCO₃^-離子．

點評：本題考查學生離子共存、離子檢驗、含硫化合物的性質等方面知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．