Question

14．硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品．工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na₂S₂O₃•5H₂O，實(shí)驗(yàn)室可用如圖1裝置（略去部分加持儀器）模擬生成過程．

燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）=Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）   （I）
2H₂S（aq）+SO₂（g）=3S（s）+2H₂O（l）                 （II）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）                  （III）
（1）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則整個(gè)裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液．
（2）為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應(yīng)，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1．
（3）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，其中的液體最好選擇c．
a．蒸餾水                    b．飽和Na₂SO₃溶液
c．飽和NaHSO₃溶液            d．飽和NaHCO₃溶液
（4）實(shí)驗(yàn)中，為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．
（5）已知反應(yīng)（III）相對(duì)較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變澄清（或渾濁消失）．
（6）反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮冷卻，過濾，洗滌，干燥，即得到粗產(chǎn)品（主要含有Na₂S₂O₃•5H₂O和其他雜質(zhì)）．某興趣小組為測(cè)定該產(chǎn)品純度，準(zhǔn)確稱取4.96　g產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.1000　mol•L?¹碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定．反應(yīng)原理為：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I?，滴定至終點(diǎn)時(shí)，滴定起始和終點(diǎn)的液面位置如圖2，則產(chǎn)品的純度為18.1%．經(jīng)儀器分析，該產(chǎn)品純度為16%，分析該興趣小組測(cè)定產(chǎn)品純度偏差的原因（忽略人為誤差）粗產(chǎn)品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大．[M（Na₂S₂O₃•5H₂O）=248g/mol]．

Answer 1

分析 裝置A中制備二氧化硫，C中二氧化硫、硫化鈉與亞硫酸鈉反應(yīng)生成Na₂S₂O₃，E裝置進(jìn)行尾氣處理，防止污染空氣，可以盛放氫氧化鈉反應(yīng)，D為安全瓶，防止倒吸，裝置B可用來觀察SO₂的生成速率，也可以根據(jù)長頸漏斗中液面變化判斷裝置是否發(fā)生堵塞等作用．
（1）液柱高度保持不變，說明氣密性良好；D中左側(cè)為短導(dǎo)管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用；
（2）根據(jù)題目所給3個(gè)反應(yīng)，可得出對(duì)應(yīng)關(guān)系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反應(yīng)時(shí)同時(shí)生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃；
（3）觀察SO₂的生成速率，則二氧化硫通過溶液不能與SO₂反應(yīng)，有氣泡逸出；
（4）通過分液漏斗的活塞控制滴加硫酸的速度，可以控制產(chǎn)生二氧化硫的速率；
（5）根據(jù)C中發(fā)生的反應(yīng)可知，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)為硫與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉；
（6）根據(jù)圖示的滴定管中液面讀出初讀數(shù)、終讀數(shù)，然后計(jì)算出消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，根據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后碘單質(zhì)的物質(zhì)的量計(jì)算出Na₂S₂O₃•5H₂O質(zhì)量及產(chǎn)品的純度；產(chǎn)品純度測(cè)量值偏大，粗產(chǎn)品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大．

解答 解：（1）儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則氣密性良好；D中左側(cè)為短導(dǎo)管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用，可選用NaOH溶液，
故答案為：液柱高度保持不變；防止倒吸；NaOH；
（2）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根據(jù)題目所給3個(gè)反應(yīng)，可得出對(duì)應(yīng)關(guān)系：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，2Na₂S反應(yīng)時(shí)同時(shí)生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃，所以燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
（3）觀察SO₂的生成速率，是通過觀察溶液中產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷，所以溶液不能與SO₂反應(yīng)，選項(xiàng)中只有飽和NaHSO₃溶液與二氧化硫不反應(yīng)，
故答案為：c；
（4）分液漏斗有玻璃活塞，通過控制分液漏斗的活塞控制滴加硫酸的速度，可以控制產(chǎn)生二氧化硫的速率，所以為使SO₂緩慢進(jìn)入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度，
故答案為：控制滴加硫酸的速度；
（5）根據(jù)C中發(fā)生的反應(yīng)可知，燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)為硫與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，反應(yīng)的現(xiàn)象為溶液變澄清（或混濁消失），
故答案為：溶液變澄清（或渾濁消失）；
（6）根據(jù)圖示的滴定管中液面可知，滴定管中初始讀數(shù)為0.00mL，滴定終點(diǎn)液面讀數(shù)為18.10mL，所以消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為18.10mL-0.00mL=18.10mL；
根據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），所以4.96g產(chǎn)品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O質(zhì)量為：0.1000 mol•L^-1×18.10×10^-3L×2×248g/mol=0.89776g，故則產(chǎn)品的純度為：$\frac{0.89776g}{4.96g}$×100%=18.1%，經(jīng)儀器分析，該產(chǎn)品純度為16%，產(chǎn)品純度測(cè)量值偏大，粗產(chǎn)品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大，
故答案為：18.1%；粗產(chǎn)品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的分析與評(píng)價(jià)，涉及氣密性檢驗(yàn)、離子檢驗(yàn)、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算等，側(cè)重實(shí)驗(yàn)分析能力及知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考查，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，也可以利用總反應(yīng)的分析，題目難度中等．