Question

9．某化工廠排放了大量有毒氣體，其主要成分是SO₂、CO₂、N₂和O₂，某研究性學習小組在實驗室利用右圖裝置制備模擬有毒煙氣，同時利用模擬有毒煙氣中的SO₂制取硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O），并進一步實驗測定該晶體的純度．查閱資料得知：①將SO₂通入按一定比例配制成的Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，可制得Na₂S₂O₃•5H₂O；②KI₃溶液為碘單質(zhì)的碘化鉀溶液；③硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）具有較強的還原性，回答下列問題：
Ⅰ．模擬有毒煙氣的制備
（1）儀器a的名稱是圓底燒瓶
（2）實驗室制備CO₂選用的最佳氣體發(fā)生裝置是B（填“A”或“B”），所發(fā)生的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，使用該裝置的優(yōu)點是隨時控制反應的發(fā)生和停止
（3）將制得的CO₂和SO₂氣體與空氣充分混合，獲得模擬有毒煙氣用于后續(xù)實驗．
Ⅱ．利用模擬有毒煙氣中的SO₂制備Na₂S₂O₃•5H₂O及計算該晶體的純度
（4）C裝置中盛有Na₂S和Na₂CO₃物質(zhì)的量之比2：1的混合溶液，將SO₂通入C裝置中制備Na₂S₂O₃，該反應的化學方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂
（5）制得的硫代硫酸鈉晶體的純度可用滴定法進行測定，反應原理為2S₂O₃^2-+I₃^-=S₄O₆^2-+3I^-，取32.0g制得的Na₂S₂O₃•5H₂O配成500mL溶液，每次實驗取出20.00mL用0.1000mol/LKI₃溶液進行滴定（以淀粉為指示劑）實驗數(shù)據(jù)如表（雜質(zhì)不參加反應）；到達滴定終點的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內(nèi)不褪去，Na₂S₂O₃•5H₂O的質(zhì)量分數(shù)是77.5%

編號	1	2	3
消耗KI3溶液的體積/mL	19.99	23.00	20.01

Answer 1

分析 （1）儀器a的名稱是圓底燒瓶；
（2）制取二氧化碳采取固液不加熱裝置，通過長頸漏斗控制加如鹽酸的量，從而控制鹽酸和塑料板上碳酸鈣的接觸面積，隨時控制反應的發(fā)生和停止；
（4）依據(jù)所給的反應物和生成物書寫離子反應方程式即可；
（5）達到滴定終點時顏色突變且30s不變色；先根據(jù)滴定消耗的標準液的體積計算出平均體積，再由2S₂O₃^2-+I₃^-→S₄O₆^2-+3I^-，的定量關(guān)系計算即可．

解答 解：（1）儀器a的名稱是圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）制取二氧化碳采取固液不加熱裝置，為了做到隨關(guān)隨停，易選擇B裝置，即通過控制長頸漏斗鹽酸的加入量，控制反應的發(fā)生和停止，實驗室采取大理石與稀鹽酸制取二氧化碳氣體，反應的離子反應方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，故答案為：B；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；隨時控制反應的發(fā)生和停止；
（4）根據(jù)氧化劑與還原劑得失電子數(shù)目相等，則有Na₂S～2SO₂，結(jié)合元素質(zhì)量守恒，可寫出化學方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，
故答案為：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（5）達到滴定終點時，溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘內(nèi)不再變化，由于第2次實驗數(shù)據(jù)誤差較大，故舍去，剩余2次消耗的KI₃溶液的體積平均值為20.00mL，
2S₂O₃^2-+I₃^-→S₄O₆^2-+3I^-
2       1
n     0.1000mol/L×0.020L
n=0.004mol，500ml溶液中含有S₂O₃^2-物質(zhì)的量為0.004mol×$\frac{500}{20}$=0.1mol，
Na₂S₂O₃•5H₂O（式量248）的質(zhì)量分數(shù)是=$\frac{0.1mol×248g/mol}{32.0g}$×100%=77.5%，
故答案為：溶液由無色變?yōu)樗{色，半分鐘內(nèi)不再變化；77.5%．

點評 本題以某興趣小組擬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、設(shè)計優(yōu)化等，綜合性較強．