Question

20．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過(guò)化合反應(yīng)制得．已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）某研究小組設(shè)計(jì)了制備N(xiāo)a₂S₂O₃•5H₂O裝置和部分操作步驟如下．

Ⅰ．打開(kāi)K₁，關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸，加熱．
Ⅱ．C中混合液被氣流攪動(dòng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，硫粉的量逐漸減少．當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)即停止C中的反應(yīng)，停止加熱．
Ⅲ．過(guò)濾C中的混合液．
Ⅳ．將濾液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．
①Ⅰ中，圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②Ⅱ中，“當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)即停止C中的反應(yīng)”的原因是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．“停止C中的反應(yīng)”的操作是打開(kāi)K₂，關(guān)閉K₁．
③Ⅲ中，“過(guò)濾”用到的玻璃儀器是（填儀器名稱(chēng)）漏斗、玻璃棒、燒杯．
④裝置B中盛放的試劑是（填化學(xué)式）NaOH溶液，其作用是在C中的反應(yīng)停止后，吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂，防止空氣污染．
（2）依據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-，可用I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定產(chǎn)品的純度．取5.5g產(chǎn)品，配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol/L I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表所示．

編號(hào)	1	2	3	4
溶液的體積/mL	10.00	10.00	10.00	10.00
消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL	19.99	19.98	17.13	20.03

①判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變．
②Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）90.2%．

Answer 1

分析 （1）在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開(kāi)K₁，關(guān)閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應(yīng)生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強(qiáng)的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應(yīng)且二氧化硫有毒，會(huì)污染空氣，所以用NaOH吸收未反應(yīng)的SO₂；C中溶液的pH接近7時(shí)即停止C中的反應(yīng)，打開(kāi)K₂，關(guān)閉K₁，二氧化硫有毒，應(yīng)該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，且有還原性，所以可以堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫，
①銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫氣體；
②根據(jù)題目Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在的信息判斷；
③根據(jù)過(guò)濾操作所需儀器判斷；
④二氧化硫不能排放到空氣中，應(yīng)有尾氣處理裝置；
（2）①Na₂S₂O₃反應(yīng)完畢，再加入碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，碘與淀粉變藍(lán)色；
②第3次實(shí)驗(yàn)消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與其它3次相差比較大，應(yīng)舍棄，1、2、4次實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)液平均值為消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積，由方程式可知n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），進(jìn)而計(jì)算Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開(kāi)K₁，關(guān)閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應(yīng)生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強(qiáng)的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應(yīng)且二氧化硫有毒，會(huì)污染空氣，所以用NaOH吸收未反應(yīng)的SO₂；C中溶液的pH接近7時(shí)即停止C中的反應(yīng)，打開(kāi)K₂，關(guān)閉K₁，二氧化硫有毒，應(yīng)該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，且有還原性，所以可以堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫，
①濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，在加熱的條件下能氧化單質(zhì)銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②生成的SO₂和碳酸鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和CO₂，由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以C中碳酸鈉的作用是起反應(yīng)物作用及提供堿性環(huán)境，“停止C中的反應(yīng)”的操作是打開(kāi)K₂，關(guān)閉K₁，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在；打開(kāi)K₂，關(guān)閉K₁；
③過(guò)濾時(shí)的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
④SO₂是大氣污染物，需要尾氣處理，則裝置B中盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，用來(lái)吸收SO₂，防止污染環(huán)境，
故答案為：NaOH；在C中的反應(yīng)停止后，吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂，防止空氣污染；
（2）①加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變，說(shuō)明Na₂S₂O₃反應(yīng)完畢，滴定到達(dá)終點(diǎn)，
故答案為：加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變；
②第3次實(shí)驗(yàn)消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與其它3次相差比較大，應(yīng)舍棄，1、2、4次實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)液平均值為消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積，即消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為$\frac{19.99+19.98+20.03}{3}$mL=20mL，由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可知5.5g樣品中n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=2n（I₂）=2×0.02L×0.05mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$=0.02mol，則m（Na₂S₂O₃•5H₂O）=0.02mol×248g/mol=4.96g，則Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.96g}{5.5g}$×100%=90.2%，
故答案為：90.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力，涉及物質(zhì)制備、物質(zhì)的量的計(jì)算、離子方程式書(shū)寫(xiě)、基本操作等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難度中等，注意（2）②實(shí)驗(yàn)3數(shù)據(jù)要舍去，為易錯(cuò)點(diǎn)．