Question

硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na₂S₂O₃·5H₂O)。

Ⅰ.【查閱資料】

      (1)硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定，受熱、遇酸易分解。

      (2)Na₂S₂O₃·5H₂O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無沉淀生成。

  (3)向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃（反應(yīng)方程式為：2Na₂S＋Na₂CO₃＋ 4SO₂===3Na₂S₂O₃＋CO₂），所得產(chǎn)品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄。

Ⅱ.【制備產(chǎn)品】實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題:

(1)實(shí)驗(yàn)步驟：檢查裝置氣密性后，向三頸瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再將分液漏斗a中液體滴加到燒瓶b中加熱發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生SO₂，請(qǐng)寫出b中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。待Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結(jié)束反應(yīng)。過濾c中的混合物，濾液經(jīng)____________________(填寫操作名稱)、過濾、洗滌、干燥、得到產(chǎn)品。

(2) 裝置A用于處理尾氣，可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為________(填序號(hào))。

 (3)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)中通入的SO₂不能過量，原因是_________。

III.【測(cè)定產(chǎn)品純度】

準(zhǔn)確稱取W g產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.100 0 mol·L^－1碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

反應(yīng)原理為2S₂O＋I(xiàn)₂===S₄O＋2I^－（忽略Na₂SO₃與I₂反應(yīng)）

(4)滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液顏色的變化：_________________________________。

(5)滴定起始和終點(diǎn)的液面位置如圖，則產(chǎn)品的純度為(設(shè)Na₂S₂O₃·5H₂O相對(duì)分子質(zhì)量為M)______________。

IV.【探究與反思】

(6)為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)將方案補(bǔ)充完整。(所需試劑從稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀鹽酸、蒸餾水中選擇)

取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成， __________________，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】物質(zhì)的制備，物質(zhì)的分離和提純，物質(zhì)的檢驗(yàn)  J5 

【答案解析】(1)Cu＋2H₂SO₄(濃)==△=CuSO₄+SO₂↑＋2H₂O

 (或Na₂SO₃+H₂SO₄(濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O等合理答案) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶        (2) d

   (3) 若SO₂過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物會(huì)分解

   (4) 由無色變藍(lán)色

(5) ×100%

   (6) 過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸 

 解析：(1)通過信息可以得到三頸瓶中是制備Na₂S₂O₃，故在b中應(yīng)該生成SO₂，制備SO₂的反應(yīng)有Cu＋2H₂SO₄(濃)==△=CuSO₄+SO₂↑＋2H₂O或Na₂SO₃+H₂SO₄(濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O等。在c在制得的Na₂S₂O₃是溶解在溶液中的，故從溶液中得到溶質(zhì)需要的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥、得到產(chǎn)品。

(2)在本實(shí)驗(yàn)中尾氣主要含有CO₂和SO₂，故需要用堿液進(jìn)行吸收。

(3)因題目中給示的信息中說明硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定，受熱、遇酸易分解，當(dāng)SO₂過量時(shí)水溶液顯示酸性，使產(chǎn)物會(huì)分解。

(4)因溶液中含有淀粉，當(dāng)?shù)味ǖ浇K點(diǎn)時(shí)，過量的單質(zhì)碘遇到淀粉顯示藍(lán)色。

(5)根據(jù)     2S₂O＋I(xiàn)₂===S₄O＋2I^－

        2mol   1mol

        n      0.100 0 mol·L^－1×18.10×10^-3L

m(Na₂S₂O₃·5H₂O)=3.620 ×10^-3mol×M

則產(chǎn)品的純度為×100%。

 (6)根據(jù)：Na₂S₂O₃•5H₂O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl₂溶液混合無沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl，以及硝酸具有強(qiáng)氧化性、加入硫酸會(huì)引入硫酸根離子可知，取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可以確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄。

【思路點(diǎn)撥】本題制備硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）為載體，考查了物質(zhì)的分離提純、檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化等，綜合性較強(qiáng)。