Question

12．亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應(yīng)可制得硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）．已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．有關(guān)物質(zhì)的溶解度隨溫度變化曲線如圖1所示．某研究小組設(shè)計(jì)了制備Na₂S₂O₃•5H₂O的如圖2裝置圖．
部分操作步驟如下：
①打開K₁，關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸，加熱．
②C中混合液被氣流攪動(dòng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，硫粉的量逐漸減少．當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)，即停止C中的反應(yīng)，停止加熱
③過濾C中的混合液，并將濾液進(jìn)行處理，得到產(chǎn)品．
（1）步驟①中，圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）步驟②中，“當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)即停止C中的反應(yīng)”的原因是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．“停止C中的反應(yīng)”的操作是打開K₂，關(guān)閉K₁．
（3）步驟③中，“過濾”用到的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒（填儀器名稱）．將濾液進(jìn)行處理過程是將濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．依據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂→S₄O₆^2-+2I^-，可用I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定產(chǎn)品的純度．取5.5g產(chǎn)品配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol/L I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表所示．

編號(hào)	1	2	3	4
溶液的體積/mL	10.00	10.00	10.00	10.00
消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL	19.99	19.98	17.13	20.03

（4）判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變．
（5）Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是90.2%．（計(jì)算結(jié)果請(qǐng)用百分?jǐn)?shù)表示并保留1位小數(shù)）（Na₂S₂O₃•5H₂O的式量為248）

Answer 1

分析 （1）銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，二氧化硫通入碳酸鈉溶液中反應(yīng)生成亞硫酸鈉和硫粉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉；停止C裝置反應(yīng)打開K₂，關(guān)閉K₁；
（3）依據(jù)過濾裝置需要的玻璃儀器分析判斷；從溶液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O晶體，需要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干等步驟；
（4）以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol/L I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，終點(diǎn)現(xiàn)象為溶液變藍(lán)色且半分鐘內(nèi)不褪色；
（5）依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系 2S₂O₃^2-+I₂→S₄O₆^2-+2I^-．計(jì)算碘單質(zhì)消耗的硫代硫酸鈉，計(jì)算得到樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，在加熱的條件下能氧化單質(zhì)銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）生成的SO₂和碳酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和CO₂，由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以C中碳酸鈉的作用是起反應(yīng)物作用及提供堿性環(huán)境，“停止C中的反應(yīng)”的操作是打開K₂，關(guān)閉K₁，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在；打開K₂，關(guān)閉K₁；
（3）過濾時(shí)的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，從溶液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O晶體，需要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干等步驟，
故答案為：漏斗、玻璃棒；加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）由于碘遇淀粉顯藍(lán)色，則滴定時(shí)，達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變藍(lán)，且半分鐘不改變，
故答案為：加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第3次實(shí)驗(yàn)中消耗I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏小，舍去，則實(shí)際消耗I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的平均值是$\frac{19.99+19.98+20.03}{3}$mL=20.0mL，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，Na₂S₂O₃•5H₂O的物質(zhì)的量是0.050mol/L×0.0200L×2×10=0.02mol，所以Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{0.02mol×248g/mol}{5.5g}$=90.2%，
故答案為：90.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)的掌握和實(shí)驗(yàn)基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．