Question

19．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得． 已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．

（1）某研究小組設計了制備Na₂S₂0₃•5H₂0裝置和部分操作步驟如下．
I．打開K₁關閉K₂，向圓底 燒瓶中加入足量濃硫酸加熱．
II．C中混合液被氣流攪動，反應一段時間后，硫粉逐漸減少，當C中溶液的pH 接近7時，打開K₂，關閉K₁即停止C中的反應，停止加熱．     
III．過濾C中的混合液．
IV．將濾液經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品Na₂S₂0₃.5H₂0．
回答下列問題：
①II中，“當C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應”的原因S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O（用離子方程式表示）．
②IV中，操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶．
③裝置B中盛放的試劑是（填化學式）NaOH溶液．
（2）常用Na₂S₂O₃溶液測定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當?shù)乃岫燃尤胱懔?nbsp;K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解，此時CrO${\;}_{4}^{2-}$全部轉化為Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$；再加過KI溶液，充分反應后得混合溶液V mL，將其平均分成4等份，加入淀粉溶液作指示劑，用0.0010mol．L^-1 的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，反應完全時，相關數(shù)據(jù)記錄如表所示：

編號	1	2	3	4
消耗Na2S2O3標準溶液的體積/mL	18.02	17.98	18.00	20.03

部分反應離子方程式為：
①Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；  
②I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$．
Ⅰ．判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是加入最后一滴Na₂S₂O₃標準溶液后，藍色消失，且半分鐘內顏色不改變
Ⅱ．從表格所給數(shù)據(jù)計算：一份待測溶液消耗Na₂S₂O₃溶液的平均體積為18.00 ml
Ⅲ．廢水中Ba²⁺的物質的量濃度2.4×10^-4mol•L^-1．

Answer 1

分析 在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開K₁，關閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應且二氧化硫有毒，會污染空氣，所以用NaOH吸收未反應的SO₂；C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應，打開K₂，關閉K₁，二氧化硫有毒，應該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫屬于酸性氧化物，且有還原性，所以可以堿性物質或氧化性物質吸收二氧化硫．
（1）①Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，酸性條件下不能存在；
②從濾液中獲取Na₂S₂O₃•5H₂O需蒸發(fā)濃縮冷卻結晶等操作；
③二氧化硫不能完全反應且二氧化硫有毒，會污染空氣，應有尾氣處理裝置；
（2）判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴Na₂S₂O₃時，溶液藍色消失且半分鐘不變色；4號使用的溶液體積與其它幾組相比偏差較大，為錯誤讀數(shù)，
BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：Ba²⁺～BaCrO₄～$\frac{1}{2}$Cr₂O₇^2-～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-，結合消耗的Na₂S₂O₃利用關系式計算溶液中n（Ba²⁺），進而計算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）①生成的SO₂和碳酸鈉反應生成亞硫酸鈉和CO₂，由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，發(fā)生硫元素的歧化反應，反應的離子方程式為：S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O；
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O；
②Na₂S₂O₃•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(fā)濃縮、冷卻結晶等操作，
故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶；
③二氧化硫為大氣污染物，需要尾氣處理，則裝置B中盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環(huán)境；
故答案為：NaOH溶液；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，4號使用的溶液體積與其它幾組相比偏差較大，所以舍去，則實際消耗I₂標準溶液的體積的平均值是$\frac{18.02+17.98+18.00}{3}$=18.00ml；溶液中發(fā)生的反應為：2Ba²⁺+Cr₂O₇^2-=2BaCrO₄+2H^+； Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-；根據(jù)方程式列出各物質的關系為：
Ba²⁺～BaCrO₄～$\frac{1}{2}$Cr₂O₇^2-～$\frac{3}{2}$I₂～3S₂O₃^2-
1mol                                             3mol
則n（Ba²⁺）=$\frac{1}{3}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{3}$×0.00100mol•L^-1×18.00×10^-3 L=6×10^-6mol，所以c（Ba²⁺）═$\frac{6×1{0}^{-6}mol}{25×1{0}^{-3}L}$=2.4×10^-4mol•L^-1，
故答案為：加入最后一滴Na₂S₂O₃標準溶液后，藍色消失，且半分鐘內顏色不改變，2.4×10^-4mol•L^-1．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高頻考點，涉及物質制備、物質的量的計算、離子方程式書寫、基本操作等知識點，明確實驗原理及物質性質是解本題關鍵，注意（2）題計算時4號要舍去，為易錯點，題目難度中等．