4.Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定.
Ⅰ.制備Na2S2O3•5H2O反應(yīng)原理:Na2SO3(aq)+S(s)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3(aq)
實驗步驟:
①稱取15g Na2SO3加入圓底燒瓶中,再加入80mL蒸餾水.另取5g研細(xì)的硫粉,用3mL乙醇潤濕,加入上述溶液中.
②安裝實驗裝置(如圖1所示,部分夾持裝置略去),水浴加熱,微沸60min.
③趁熱過濾,將濾液水浴加熱濃縮,冷卻析出Na2S2O3•5H2O,經(jīng)過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品.回答問題:
(1)硫粉在反應(yīng)前用乙醇潤濕的目的是使硫粉易于分散到溶液中
(2)儀器a的名稱是冷凝管,其作用是冷凝回流
(3)產(chǎn)品中除了有未反應(yīng)的Na2SO3外,最可能存在的無機雜質(zhì)是Na2SO4.檢驗是否存在該雜質(zhì)的方法是取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸,過濾,向濾液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,則產(chǎn)品中含有Na2SO4
(4)該實驗一般控制在堿性環(huán)境下進(jìn)行,否則產(chǎn)品發(fā)黃,用離子反應(yīng)方程式表示其原因:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O
Ⅱ.測定產(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 0mol•L-1碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定.
反應(yīng)原理為2S2O${\;}_{3}^{2-}$+I2═S4O${\;}_{6}^{2-}$+2I-
(5)滴定至終點時,溶液顏色的變化:由無色變?yōu)樗{(lán)色
(6)滴定起始和終點的液面位置如圖2,則消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為mL.產(chǎn)品的純度為(設(shè)Na2S2O3•5H2O相對分子質(zhì)量為M)$\frac{3.620×1{0}^{-3}M}{W}$×100%
Ⅲ.Na2S2O3的應(yīng)用
(7)Na2S2O3還原性較強,在溶液中易被Cl2氧化成SO${\;}_{4}^{2-}$,常用作脫氯劑,該反應(yīng)的離子方程式為S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+

分析 (1)硫粉難溶于水、微溶于乙醇,乙醇濕潤可以使硫粉易于分散到溶液中;
(2)根據(jù)圖示裝置中儀器構(gòu)造寫出其名稱,然后根據(jù)冷凝管能夠起到冷凝回流的作用進(jìn)行解答;
(3)由于S2O32?具有還原性,易被氧氣氧化成硫酸根離子可知雜質(zhì)為硫酸鈉;根據(jù)檢驗硫酸根離子的方法檢驗雜質(zhì)硫酸鈉;
(4)S2O32?與氫離子在溶液中能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì),據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式;
(5)根據(jù)滴定前溶液為無色,滴定結(jié)束后,碘單質(zhì)使淀粉變藍(lán),判斷達(dá)到終點時溶液顏色變化;
(6)根據(jù)圖示的滴定管中液面讀出初讀數(shù)、終讀數(shù),然后計算出消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積;根據(jù)反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知,n(S2O32-)=2n(I2),然后根據(jù)題中碘單質(zhì)的物質(zhì)的量計算出Na2S2O3•5H2O質(zhì)量及產(chǎn)品的純度;
(7)根據(jù)題干信息“Na2S2O3還原性較強,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-”及化合價升降相等寫出反應(yīng)的離子方程式.

解答 解:(1)硫粉難溶于水微,而溶于乙醇,所以硫粉在反應(yīng)前用乙醇濕潤是使硫粉易于分散到溶液中,
故答案為:使硫粉易于分散到溶液中;
(2)根據(jù)題中圖示裝置圖可知,儀器a為冷凝管,該實驗中冷凝管具有冷凝回流的作用,
故答案為:冷凝管;冷凝回流;
(3)S2O32?具有還原性,能夠被氧氣氧化成硫酸根離子,所以可能存在的雜質(zhì)是硫酸鈉;檢驗硫酸鈉的方法為:取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸,過濾,向濾液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,則產(chǎn)品中含有Na2SO4,
故答案為:Na2SO4; 取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸,過濾,向濾液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,則產(chǎn)品中含有Na2SO4;
(4)S2O32?與氫離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成淡黃色硫單質(zhì),反應(yīng)的離子方程式為:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O,
故答案為:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O;
(5)滴定結(jié)束后,碘單質(zhì)使淀粉變藍(lán),所以滴定終點時溶液顏色變化為:由無色變?yōu)樗{(lán)色,
故答案為:由無色變?yōu)樗{(lán)色;
(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,滴定終點液面讀數(shù)為18.10mL,所以消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為18.10mL;
根據(jù)反應(yīng)2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知,n(S2O32-)=2n(I2),所以W g產(chǎn)品中含有Na2S2O3•5H2O質(zhì)量為:0.1000mol•L-1×18.10×10-3L×2×M=3.620×10-3Mg,則產(chǎn)品的純度為:$\frac{3.620×1{0}^{-3}Mg}{Wg}$×100%=$\frac{3.620×1{0}^{-3}M}{W}$×100%,
故答案為:18.10;$\frac{3.620×1{0}^{-3}M}{W}$×100%;
(7)Na2S2O3還原性較強,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,根據(jù)化合價升降相等配平后的離子方程式為:S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+,
故答案為:S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+

點評 本題考查較為綜合,涉及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計、探究物質(zhì)組成與測量物質(zhì)含量、中和滴定、離子方程式書寫等知識,題目難度中等,明確實驗?zāi)康摹嶒炘頌榻獯痍P(guān)鍵,注意掌握性質(zhì)實驗方案設(shè)計與評價原則,明確探究物質(zhì)組成的方法.

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相關(guān)習(xí)題

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14.實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”的一項重要課題就是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源.目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),圖1表示該反應(yīng)過程中能量變化:

(1)關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中,正確的是C(填字母).
A.△H>0,△S>0          B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0          D.△H<0,△S>0
(2)為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實驗,在體積為l L的密閉容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2和CH3O(g)的濃度隨時間變化如圖2所示.
①從反應(yīng)開始到平衡,CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=0.075 mol/(L.min)
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}$
③下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的是B(填字母)
A.升高溫度  B.將CH3OH(g)及時液化抽出  C.選擇高效催化劑
(3)25℃,1.01105Pa時,16g 液態(tài)甲醇完全燃燒,當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時,放出363.3kJ的熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1

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15.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值.下列敘述正確的是( 。
A.25℃時,pH=13的1.0 L Ba(OH)2溶液中含有的OH-數(shù)目為0.2NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L Cl2與H2O反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為0.1NA
C.室溫下,21.0g乙烯和丁烯的混合氣體中含有的碳原子數(shù)目為1.5NA
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L甲醇中含有的氧原子數(shù)為1.0NA

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12.氫氣是一種清潔能源.制氫和儲氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)前科學(xué)家主要關(guān)注的熱點問題.

(1)用甲烷制取氫氣的兩步反應(yīng)的能量變化如1圖所示:
①甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol.
②第Ⅱ步反應(yīng)為可逆反應(yīng).800℃時,若CO的起始濃度為2.0mol•L-1,水蒸氣的起始濃度為3.0mol•L-1,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,測得CO2的濃度為1.2mol•L-1,則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%.
(2)NaBH4是一種重要的儲氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B元素的化合價不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,反應(yīng)消耗1mol NaBH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為4NA或2.408×1024
(3)儲氫還可借助有機物,如利用環(huán)已烷和苯之間的可逆反應(yīng)來實現(xiàn)脫氫和加氫.
$?_{高溫}^{FeSO_{4}/Al_{2}O_{3}}$+3H2(g)
在某溫度下,向恒容容器中加入環(huán)已烷,其起始濃度為a mol•L-1,平衡時苯的濃度為b mol•L-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{27^{4}}{a-b}$(用含a、b的關(guān)系式表達(dá)).
(4)一定條件下,如2圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學(xué)儲氫(除目標(biāo)產(chǎn)物外,近似認(rèn)為無其它有機物生成).
①實現(xiàn)有機物儲氫的電極是C;
A.正極   B.負(fù)極   C.陰極   D.陽極
其電極反應(yīng)方程為:C6H6+6H++6e-=C6H12
②該儲氫裝置的電流效率η明顯小于100%,其主要原因是相關(guān)電極除目標(biāo)產(chǎn)物外,還有一種單質(zhì)氣體生成,這種氣體是H2.由表中數(shù)據(jù)可知,此裝置的電流效率η=64.3%.[η=(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))×100%,計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位].

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19.如圖所示,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中.下列分析正確的是( 。
A.K1閉合,鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-═H2
B.K1閉合,石墨棒周圍溶液的pH逐漸降低
C.K2閉合,鐵棒不會被腐蝕,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法
D.K2閉合,電路中通過0.002NA個電子時,兩極共產(chǎn)生0.002 mol氣體

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9.據(jù)報道,在全國各地發(fā)生了多起因潔污劑混合放出氯氣而中毒的事件,各地報刊紛紛轉(zhuǎn)載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告.請根據(jù)你的化學(xué)知識試作出推斷:
當(dāng)事人使用的液態(tài)潔污劑之一必定含氯元素,若可能存在的離子組合是ClO-和Cl-或者ClO3-和Cl-,則當(dāng)其中一種具有酸性時,二者混合,可能發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氯氣.
(1)寫出ClO3-和Cl-發(fā)生反應(yīng)的離子方程式并表示電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目.
(2)工業(yè)氯氣泄漏后,可向空氣中噴灑氨水,生成大量白煙及空氣中含量最多的氣體.試寫出該過程的化學(xué)反應(yīng)方程式:8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2
(3)已知:Na2Cr2O7+14HCl(濃)=2CrCl3+2NaCl+3Cl2↑+7H2O,該反應(yīng)過程中每生成標(biāo)況下3.36L Cl2,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是0.3NA; 被還原掉的物質(zhì)的物質(zhì)的量是:0.05mol
(4)若將0.2mol鈉、鎂、鋁分別投入到到100mL 1mol/L的鹽酸中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,產(chǎn)生氫氣體積比是Na>Mg=Al.

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16.苯甲酸()和乙醇在濃硫酸催化下可以制得苯甲酸乙酯,及時除去反應(yīng)中產(chǎn)生的水可提高酯的產(chǎn)率.據(jù)此某實驗小組設(shè)計了如下圖的裝置來進(jìn)行上述實驗.相關(guān)信息如下:
相對分子質(zhì)量密度/(g•cm-3沸點/℃水中溶解度
苯甲酸1221.27249微溶
乙醇460.78978.3易溶
苯甲酸乙酯1501.05212.6難溶
實驗方案為:

(1)儀器甲的名稱為球形冷凝管.
(2)①往丙中加入藥品的順序為C.
A.無水乙醇、濃硫酸、苯甲酸晶體            B.濃硫酸、苯甲酸晶體、無水乙醇
C.苯甲酸晶體、無水乙醇、濃硫酸            D.苯甲酸晶體、濃硫酸、無水乙醇
②若加熱反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)未加沸石,應(yīng)采取的正確操作是停止加熱,冷卻后再加入沸石.
③微沸回流過程中,可以看到乙內(nèi)的混合試劑的顏色變?yōu)樗{(lán)色.
(3)加入碳酸鈉粉末的作用是中和濃硫酸及未反應(yīng)的苯甲酸.
(4)分液要用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯,粗產(chǎn)物在下層(填“上”或“下”).
(5)加熱蒸餾若采用2圖裝置(加熱裝置已經(jīng)略去)進(jìn)行,該裝置存在的2個問題為溫度計的水銀球不應(yīng)插入反應(yīng)液中、不應(yīng)用直型冷凝管.
(6)本實驗所得到的苯甲酸乙酯產(chǎn)率為80%.
(7)裝置乙的作用為乙中的吸水劑可以吸收反應(yīng)中產(chǎn)生的水分,有利于提高酯的產(chǎn)率.

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13.常溫下,下列各組離子一定能在指定溶液中大量共存的是( 。
A.使酚酞變紅色的溶液中:Na+、Al3+、SO42-、Cl-
B.與Fe反應(yīng)能放出H2的溶液中:Fe2+、K+、NO3-、SO42-
C.$\frac{{K}_{W}}{c({H}^{+})}$=1×10-13mol•L-1的溶液中:NH4+、Ca2+、Cl-、NO3-
D.水電離的c(H+)=1×10-13mol•L-1的溶液中:K+、Na+、AlO2-、CO32-

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14.汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO.為減輕大氣污染,人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣:
(1)已知:2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g)△H=-746.5KJ/mol(條件為使用催化劑)
2C (s)+O2(g)?2CO(g)△H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)?CO2(g)△H=-393.5KJ/mol
則N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
(2)T℃下,在一容積不變的密閉容器中,通入一定量的NO和CO,用氣體傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表
時間/s012345
C(NO)10-4  mol/L10.04.50C11.501.001.00
C(CO)10-3  mol/L3.603.05C22.752.702.70
則c1合理的數(shù)值為D(填字母標(biāo)號).
A.4.20      B.4.00      C.3.50     D.2.50
(3)研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時,增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.根據(jù)下表設(shè)計的實驗測得混合氣體中NO的濃度隨時間t變化的趨勢如圖所示:
實驗
編號
T/°CNO初始濃
度/10-3mol•L-1
CO初始濃
度/10-3mol•L-1
催化劑的比
表面積/m2•g-1
3501.205.80124
2801.205.80124
2801.205.8082
則曲線I對應(yīng)的實驗編號為③.
(4)將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng):H2O(g)+CO(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達(dá)到平衡所
需時間/min
H2OCOCOH2
650242.41.65
900121.60.43
900abcdt
①實驗組①中以v(CO2)表示的反應(yīng)速率為0.16mol/(L•min).
②若a=2,b=1,則c=0.6,達(dá)平衡時實驗組②中H2O(g)和實驗組③中CO的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為:α2 (H2O)=α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”).
(5)CO分析儀的傳感器可測定汽車尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn),該分析儀的工作原理類似于燃料電池,其中電解質(zhì)是氧化釔(Y2O3)和氧化鋯(ZrO2)晶體,能傳導(dǎo)O2-
①負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO+2O2--2e-=CO32-

②以上述電池為電源,通過導(dǎo)線連接成圖一.若X、Y為石墨,a為2L 0.1mol/L KCl溶液,寫出電解總反應(yīng)的離子方程式2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-.電解一段時間后,取25mL上述電解后的溶液,滴加0.04mol/L醋酸得到圖二曲線(不考慮能量損失和氣體溶于水,溶液體積變化忽略不計).根據(jù)圖二計算,上述電解過程中消耗一氧化碳的質(zhì)量為2.8g.

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