Question

14．硫代硫酸鈉是一種重要的化工產品．工業(yè)上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如圖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，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液注，若液柱高度保持不變，則整個裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液．
（2）為提高產品純度，應使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為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）實驗中，為使SO₂緩慢進入燒瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．
（5）已知反應（III）相對較慢，則燒瓶C中反應達到終點的現象是溶液變澄清（或渾濁消失）．
（6）反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發(fā)濃縮冷卻，過濾，洗滌，干燥，即得到粗產品（主要含有Na₂S₂O₃•5H₂O和其他雜質）．某興趣小組為測定該產品純度，準確稱取4.96　g產品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.1000　mol•L?¹碘的標準溶液滴定．反應原理為：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I?，滴定至終點時，滴定起始和終點的液面位置如圖2，則產品的純度為18.1%．經儀器分析，該產品純度為16%，分析該興趣小組測定產品純度偏差的原因（忽略人為誤差）粗產品中含有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生成Na₂S₂O₃，E裝置進行尾氣處理，防止污染空氣，可以盛放氫氧化鈉反應，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中左側為短導管，為安全瓶，防止倒吸；裝置E起到吸收尾氣中SO₂、H₂S的作用；
（2）根據題目所給3個反應，可得出對應關系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反應時同時生成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，有氣泡逸出；
（4）通過分液漏斗的活塞控制滴加硫酸的速度，可以控制產生二氧化硫的速率；
（5）根據C中發(fā)生的反應可知，燒瓶C中反應達到終點發(fā)生的反應為硫與亞硫酸鈉反應生成硫代硫酸鈉；
（6）根據圖示的滴定管中液面讀出初讀數、終讀數，然后計算出消耗碘的標準溶液體積，根據反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后碘單質的物質的量計算出Na₂S₂O₃•5H₂O質量及產品的純度；產品純度測量值偏大，粗產品中含有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，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內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中左側為短導管，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中反應的化學方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根據題目所給3個反應，可得出對應關系：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，2Na₂S反應時同時生成2Na₂SO₃，還需要1Na₂SO₃，所以燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為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生氣泡的快慢來判斷，所以溶液不能與SO₂反應，選項中只有飽和NaHSO₃溶液與二氧化硫不反應，
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，可以控制產生二氧化硫的速率，所以為使SO₂緩慢進入燒瓶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C中發(fā)生的反應可知，燒瓶C中反應達到終點發(fā)生反應為硫與亞硫酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，反應的現象為溶液變澄清（或混濁消失），
故答案為：溶液變澄清（或渾濁消失）；
（6）根據圖示的滴定管中液面可知，滴定管中初始讀數為0.00mL，滴定終點液面讀數為18.10mL，所以消耗碘的標準溶液體積為18.10mL-0.00mL=18.10mL；
根據反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），所以4.96g產品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O質量為：0.1000 mol•L^-1×18.10×10^-3L×2×248g/mol=0.89776g，故則產品的純度為：$\frac{0.89776g}{4.96g}$×100%=18.1%，經儀器分析，該產品純度為16%，產品純度測量值偏大，粗產品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大，
故答案為：18.1%；粗產品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水體積偏大．

點評 本題考查實驗方案的分析與評價，涉及氣密性檢驗、離子檢驗、對操作的分析評價、化學計算等，側重實驗分析能力及知識綜合應用能力的考查，（2）為易錯點，也可以利用總反應的分析，題目難度中等．