Question

5．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）是重要的化工原料，易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在酸性條件下易分解，在空氣中易被氧化．某化學興趣小組通過如圖裝置（省略夾持裝置）制備Na₂S₂O₃．
（1）實驗開始的步驟，組裝好儀器檢查裝置氣密性，按圖示加入試劑，關(guān)閉K₁打開K₂，先向C中燒瓶加入Na₂S和 Na₂S₂O₃混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄．
（2）C中的燒瓶發(fā)生如下反應：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂，反應開始后，C中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清，此渾濁物是硫；為了保證Na₂S₂O₃的產(chǎn)量，實驗中通入C的SO₂不能過量，用離子方程式表示其原因S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O．
（3）該實驗制得的產(chǎn)品中含有NaSO₄雜質(zhì)，為減少裝置C中生成Na₂SO₄的量，在不改變原有裝置的基礎(chǔ)上對實驗開始的步驟進行了改進，改進后的操作是先向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溶液．
（4）B裝置可以起到安全瓶，防止倒吸的作用，另外在實驗結(jié)束后拆除裝置時還可以防止污染空氣，具體操作方法是在a處連接盛NaOH溶液的注射器，再關(guān)閉K₂打開K₁．
（5）制取Na₂S₂O₃的另一種方法是直接將硫粉和亞硫酸鈉，數(shù)混合共熱制取．為探究制取硫代硫酸鈉最佳條件，設(shè)計如下對比實驗（每次實驗時亞硫酸鈉質(zhì)量均為63g，反應時間為30min）：

實驗序號	溶液pH	亞硫酸鈉與水的質(zhì)量比	反應溫度	硫粉質(zhì)量	亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率
1	10	1.5：1	100℃	18	80.7%
2	10	1.1：1	100℃	18	94.6%

①實驗1、2的目的是探究亞硫酸鈉濃度 對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響；
②若要完成表中列出的各項條件對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響探究，除實驗1、2外，至少還需進行    次對比實驗；
③實驗表明：亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率不受硫粉質(zhì)量多少的影響．原因為．硫為固體，不影響化學平衡的移動．

Answer 1

分析 A制備二氧化硫，B為安全瓶，還可以防止污染空氣，C中制備Na₂S₂O₃，D吸收尾氣，
（1）有氣體參與的實驗需要檢驗裝置氣密性；
（2）反應開始時發(fā)生的反應為：Na₂S+4SO₂+H₂O=2H₂S+Na₂SO₃，SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，若通入的SO₂過量，則溶液顯酸性，硫代硫酸鈉會分解；
（3）根據(jù)亞硫酸鈉易被氧化生成硫酸鈉分析；
（4）K₁處連接一個堿性溶液裝置，實驗完成，關(guān)閉K₂，打開K₁即可；
（5）①實驗1、2中，其它條件相同，亞硫酸鈉濃度濃度不同，故為探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響；
②要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質(zhì)量對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，其它條件相同情況下，應進行溶液pH不同、反應溫度不同、硫粉質(zhì)量不同對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率影響對比實驗；
③硫為固體，不影響平衡的移動．

解答 解：（1）實驗開始前，檢查裝置氣密性；
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）反應開始時發(fā)生的反應為：Na₂S+SO₂+H₂O=H₂S+Na₂SO₃，SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，故該渾濁物是S，若SO₂過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解，反應為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
故答案為：硫；S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（3）因為亞硫酸鈉易被氧化生成硫酸鈉，所以為減少裝置C中生成Na₂SO₄的量，改進后的操作是先向A中燒瓶滴加濃硫酸，產(chǎn)生的氣體將裝置中的空氣排盡后，再向C中燒瓶加入硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液；
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溶液；
（4）B裝置可以起到安全瓶，防止倒吸的作用，另外在實驗結(jié)束后拆除裝置時還可以防止污染空氣，K₁處連接一個堿性溶液裝置，實驗完成，關(guān)閉K₂，打開K₁即可，方法為：在a處連接盛NaOH溶液的注射器，再關(guān)閉K₂打開K₁；
故答案為：在a處連接盛NaOH溶液的注射器，再關(guān)閉K₂打開K₁；
（5）①實驗1、2中，其它條件相同，亞硫酸鈉濃度濃度不同，故為探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響；
故答案為：亞硫酸鈉濃度；
②要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質(zhì)量對亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，其它條件應相同情況下，應進行溶液pH不同對比實驗、反應溫度不同對比實驗、硫粉質(zhì)量不同對比實驗，除實驗1、2外，至少還需進行3次對比實驗；
故答案為：3；
③硫為固體，不影響平衡的移動，故不會影響亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率；
故答案為：硫為固體，不影響化學平衡的移動．

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、實驗裝置的理解評價、實驗操作與設(shè)計、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應滴定應用等，難度中等，需要學生具有扎實的基礎(chǔ)與閱讀題目獲取信息、綜合運用解決問題的能力．