Question

16．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應(yīng)制得：Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃，常溫下溶液中析出晶體為Na₂S₂O₃?5H₂O．Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解；Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇．在水中有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖2所示．
Ⅰ．現(xiàn)按如下方法制備Na₂S₂O₃•5H₂O：
將硫化鈉和碳酸鈉按反應(yīng)要求比例一并放入三頸燒瓶中，注入150mL蒸餾水使其溶解，在分液漏斗中，注入酸，在裝置2中加入亞硫酸鈉固體，并按如圖安裝好裝置．

（1）儀器2的名稱為蒸餾燒瓶，裝置6的作用是吸收尾氣中的二氧化硫．
（2）分液漏斗1中加入的酸最好是D
A．濃硝酸      B．濃鹽酸   C.18.4mol/L硫酸   D．中等濃度的硫酸
（3）打開分液漏斗活塞，注入酸使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫氣體較均勻的通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，并用磁力攪拌器攪動(dòng)并加熱，反應(yīng)原理為：
Na₂CO₃+SO₂=Na₂SO₃+CO₂      Na₂S+SO₂+H₂O=Na₂SO₃+H₂S
2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O            Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃
①為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使三頸燒瓶中Na₂S和Na₂CO₃恰好完全反應(yīng)，則其中Na₂S和Na₂CO₃物質(zhì)的量之比為2：1．
②隨著二氧化硫氣體的通入，看到溶液中有大量淺黃色固體析出，繼續(xù)通二氧化硫氣體，反應(yīng)約半小時(shí)．當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí)，即可停止通氣和加熱．溶液pH要控制不小于7理由是S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O
（用離子方程式表示）．
Ⅱ．分離Na₂S₂O₃•5H₂O并標(biāo)定溶液的濃度：
反應(yīng)混合液活性炭脫色$\stackrel{操作①}{→}$濾液$\stackrel{蒸發(fā)濃縮}{→}$$\stackrel{冷卻結(jié)晶}{→}$$\stackrel{操作②}{→}$粗晶體
（4）為減少產(chǎn)品的損失，操作①為趁熱過濾，操作②是抽濾洗滌干燥，其中洗滌操作是用乙醇（填試劑）作洗滌劑．
（5）蒸發(fā)濃縮濾液直至溶液呈微黃色渾濁為止，蒸發(fā)時(shí)為什么要控制溫度不宜過高溫度過高會(huì)導(dǎo)致析出的晶體分解
（6）制得的粗晶體中往往含有少量雜質(zhì)．為了測(cè)定粗產(chǎn)品中Na₂S₂O₃的含量，一般采用在酸性條件下用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定的方法（假定粗產(chǎn)品中雜質(zhì)不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)）．稱取1.28g粗產(chǎn)品溶于水，用0.40mol/L硫酸酸化的KMnO₄溶液滴定，當(dāng)溶液中Na₂S₂O₃全部被氧化成Na₂SO₄時(shí)，消耗KMnO₄溶液20.00mL．
①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色
②若滴定前尖嘴有氣泡，滴定后尖嘴無氣泡，則滴定結(jié)果偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
③粗產(chǎn)品中Na₂S₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.7%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器2的構(gòu)造及使用方法寫出其名稱；二氧化硫?qū)儆谟卸練怏w，要進(jìn)行尾氣處理；
（2）制備二氧化硫用中等濃度的硫酸；
（3）①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；
②根據(jù)酸性條件下硫代硫酸鈉與氫離子反應(yīng)生成二氧化硫和硫單質(zhì)分析；
（4）操作①的目的是分離出用于吸收有色雜質(zhì)的活性炭，則該操作為過濾，由于常溫下溶液中析出晶體Na₂S₂O₃•5H₂O，為了避免產(chǎn)品損失，需要趁熱過濾；Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇，為了減少損失，可以用乙醇為洗滌劑；
（5）根據(jù)“Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解”分析蒸發(fā)時(shí)要控制溫度不宜過高的原因；
（5）①反應(yīng)結(jié)束前溶液為無色，反應(yīng)結(jié)束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色；
②若滴定前尖嘴有氣泡，滴定后尖嘴無氣泡，則從滴定管中讀出來的高錳酸鉀溶液的體積偏大，據(jù)此分析；
③根據(jù)n=cV計(jì)算出1.28g樣品消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)根據(jù)反應(yīng)計(jì)算出樣品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式計(jì)算出產(chǎn)品中Na₂S₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)圖示裝置可知，儀器2的名稱為蒸餾燒瓶；二氧化硫?qū)儆谟卸練怏w，要進(jìn)行尾氣處理，所以裝置6的作用是吸收尾氣中的二氧化硫，防止污染空氣，
故答案為：蒸餾燒瓶；吸收尾氣中的二氧化硫；
（2）二氧化硫易溶于水，所以不能用稀酸，濃硫酸中氫離子濃度很小，不利于與亞硫酸鈉固體反應(yīng)，所以制備二氧化硫用中等濃度的硫酸；
故答案為：D；
（3）①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，所以燒瓶C中Na₂S和Na₂CO₃物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；
②當(dāng)溶液pH＜7時(shí)，溶液顯示酸性，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，所以Na₂S₂O₃在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，應(yīng)該時(shí)溶液的pH不小于7，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O；
（4）常溫下溶液中析出晶體為Na₂S₂O₃•5H₂O，Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，為了避免析出Na₂S₂O₃•5H₂O導(dǎo)致產(chǎn)率降低，所以操作①過濾出活性炭時(shí)需要趁熱過濾；洗滌晶體時(shí)為減少晶體損失，減少Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解，依據(jù)Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇的性質(zhì)選擇乙醇洗滌，且洗滌后乙醇易揮發(fā)，不引入新的雜質(zhì)，
故答案為：趁熱過濾；乙醇；
（5）由于Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸發(fā)時(shí)溫度過高會(huì)導(dǎo)致析出的晶體分解，降低了產(chǎn)率，
故答案為：溫度過高會(huì)導(dǎo)致析出的晶體分解；
（5）①依據(jù)標(biāo)定的原理可知，反應(yīng)結(jié)束前溶液為無色，反應(yīng)結(jié)束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色，所以滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：溶液由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：溶液由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色； 
②若滴定前尖嘴有氣泡，滴定后尖嘴無氣泡，則從滴定管中讀出來的高錳酸鉀溶液的體積偏大，所以根據(jù)高錳酸鉀溶液體積計(jì)算出來的Na₂S₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也偏大，
故答案為：偏大；
③20mL 0.40mol/L KMnO₄溶液中含有高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：n（KMnO₄）=0.40mol/L×0.02L=0.008mol，
根據(jù)反應(yīng)5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O可知，1.28g的粗樣品含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質(zhì)的量為：n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$×n（KMnO₄）=0.005mol，
產(chǎn)品中Na₂S₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{158g/mol×0.005mol}{1.28g}$×100%=61.7%，
故答案為：61.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題通過Na₂S₂O₃的制備，考查了物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)方法，為高考的高頻題，難度中等，正確理解題干信息明確制備原理為解答此類題的關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�是一道質(zhì)量較高的題目．