Question

6．Na₂S₂O₃•5H₂O（俗稱海波）是照相業(yè)常用的一種定影劑，常采用下法制備：將亞硫酸鈉溶液與硫粉混合共熱，生成硫代硫酸鈉Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃，濾去硫粉，再將濾液濃縮、冷卻，即有Na₂S₂O₃•5H₂O晶體析出．該法制得的晶體中�；煊猩倭縉a₂SO₃和Na₂SO₄的雜質(zhì)．為測(cè)定一種海波晶體樣品的成分，某同學(xué)稱取三份質(zhì)量不同的該樣品，分別加入相同濃度的H₂SO₄溶液20mL，充分反應(yīng)后濾出硫，并將濾液微熱（假定生成的SO₂全部逸出），測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)狀況）：

	第一份	第二份	第三份
樣品的質(zhì)量/g	12.60	18.90	28.98
二氧化硫的體積/L	1.12	1.68	2.24
硫的質(zhì)量/g	1.28	1.92	2.56

（1）樣品與硫酸可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O、SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O．
（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析，該樣品A（填選項(xiàng)字母）
A．含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃和Na₂SO₄三種成分
B．含有Na₂S₂O₃和Na₂SO₃兩種成分
C．只含有Na₂S₂O₃
（3）求第三份樣品中各成分的物質(zhì)的量．
（4）求所加硫酸的物質(zhì)的量濃度．
（5）若將63g該樣品與一定量的該硫酸溶液微熱，回答問題：
①欲計(jì)算生成SO₂的體積，還需要提供的一個(gè)數(shù)據(jù)是（用a表示該數(shù)值，并注明單位）硫酸溶液的體積．當(dāng)a=0.06時(shí)，V（SO₂）=5.6；
②（2分）在圖1上畫出b隨a變化的曲線
（6）圖2是實(shí)驗(yàn)室制取SO₂并驗(yàn)證SO₂的某些性質(zhì)的裝置圖．

試回答：
Ⅰ．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇濃硫酸，是否使用98%的濃H₂SO₄否（填“是”或“否”），寫出⑥中反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
Ⅱ．①中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為變紅．
Ⅲ．②中的現(xiàn)象證明SO₂具有的化學(xué)性質(zhì)為漂白性．
Ⅳ．③中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是變渾濁（生成淡黃色沉淀），證明SO₂有氧化性．
Ⅴ．④中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紫紅色褪去，證明SO₂有還原性．
Ⅵ．⑤的作用是吸收多余的SO₂，防止污染空氣．

Answer 1

分析 （1）樣品中硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)生成硫、二氧化硫與水；亞硫酸鈉與酸反應(yīng)生成二氧化硫與水；
（2）硫酸的體積一定，由表中數(shù)據(jù)可知，樣品質(zhì)量增大，硫的質(zhì)量與二氧化硫的體積都增大，故第一、二組樣品完全反應(yīng)，酸有剩余，28.98g樣品完全反應(yīng)生成硫的質(zhì)量為$\frac{28.98g}{12.6g}$×1.28g=2.944＞2.56g，故第三組硫酸不足，樣品完全反應(yīng)．
以第一組計(jì)算判斷：根據(jù)硫的質(zhì)量計(jì)算根據(jù)硫的質(zhì)量可求出硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量、生成的二氧化硫的物質(zhì)的量，在根據(jù)產(chǎn)生的二氧化硫的總的物質(zhì)的量確定是否含有亞硫酸鈉，利用總質(zhì)量確定是否含有硫酸鈉；
（3）根據(jù)（2）中的判斷計(jì)算解答；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足．由方程式知硫酸的物質(zhì)的量即為反應(yīng)生成二氧化硫的物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（5）根據(jù)物質(zhì)和酸之間的反應(yīng)得到二氧化硫量的計(jì)算需要知道硫酸的體積，據(jù)此回答；
（6）Ⅰ．濃硫酸具有氧化性，能將亞硫酸根氧化，亞硫酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水以及二氧化硫；
Ⅱ．二氧化硫溶于水和水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸為弱酸，可以使紫色石蕊試液變紅；
Ⅲ．二氧化硫與品紅化合生成無(wú)色物質(zhì)，能使品紅溶液褪色；
Ⅳ、二氧化硫能把硫化氫氧化成淡黃色單質(zhì)硫，本身被還原成淡黃色單質(zhì)硫；
Ⅴ．酸性KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，溶液顏色為紫色，SO₂中+4價(jià)S具有還原性；
Ⅵ．氫氧化鈉可以吸收多余的SO₂，防止污染空氣．

解答 解：（1）樣品中硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)生成硫、二氧化硫與水，離子方程式為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，亞硫酸鈉與酸反應(yīng)生成二氧化硫與水，離子方程式為：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（2）硫酸的體積一定，由表中數(shù)據(jù)可知，樣品質(zhì)量增大，硫與二氧化硫的產(chǎn)量增大，故第一、二組樣品完全反應(yīng)，酸有剩余，28.98g樣品完全反應(yīng)可以硫的質(zhì)量為$\frac{28.98g}{12.6g}$×1.28g=2.84＞2.56g，故第三組硫酸不足，樣品完全反應(yīng)．
以第一組計(jì)算判斷：1.28gS的物質(zhì)的量為$\frac{1.28g}{32g/mol}$=0.04mol，由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O可知，樣品中硫代硫酸鈉為0.04mol，該反應(yīng)生成的二氧化硫?yàn)?.04mol，反應(yīng)得到的二氧化硫總的物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol＞0.04mol，故含有Na₂SO₃，反應(yīng)SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O生成二氧化硫?yàn)?.05mol-0.04mol=0.01mol，由方程式可知，樣品中Na₂SO₃為0.01mol，硫代硫酸鈉晶體與亞硫酸鈉的總質(zhì)量為0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g＜12.6g，
故含有硫酸鈉，即含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃和Na₂SO₄三種成分，
故答案為：A；
（3）由（2）分析可知，12.6g樣品中，含有硫代硫酸鈉為0.04mol、Na₂SO₃為0.01mol，硫代硫酸鈉晶體與亞硫酸鈉的總質(zhì)量為0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g，故硫酸鈉的質(zhì)量為12.6g-11.18g=1.42g，物質(zhì)的量為$\frac{1.42g}{142g/mol}$=0.01mol，
故12.6g樣品中，含有硫代硫酸鈉為0.04mol、Na₂SO₃為0.01mol，Na₂SO₄為0.01mol，
答：第三份樣品中各成分的物質(zhì)的量如下：硫代硫酸鈉為0.04mol、Na₂SO₃為0.01mol，Na₂SO₄為0.01mol；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足，硫酸完全反應(yīng)．由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O可知，硫酸的物質(zhì)的量即為反應(yīng)生成二氧化硫的物質(zhì)的量，故n（H₂SO₄）=n（SO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，故該硫酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.1mol}{0.02L}$=5mol/L，
答：所加硫酸的物質(zhì)的量濃度是5mol/L．
（5）①硫酸溶液的體積a L（或a mL），設(shè)63 g樣品中含x mol Na₂SO₃，則含Na₂S₂O₃•5H₂O為4x mol，Na₂SO₄x mol，則有：248×4x+126x+142x=63，x=0.05 mol
當(dāng)a=＜A0.05 時(shí)，V（SO₂）=5.6L，當(dāng)a=0.06時(shí)，V（SO₂）不再改變，仍等于5.6L，故答案為：硫酸溶液的體積；5.6；
②根據(jù)上述計(jì)算，b隨a變化的曲線如下：，故答案為：；
（6）Ⅰ．濃硫酸具有氧化性，能將亞硫酸根氧化，亞硫酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水以及二氧化硫Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂，故答案為：否；Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂；
Ⅱ．二氧化硫溶于水和水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸為弱酸，可以使紫色石蕊試液變紅，故答案為：變紅；
Ⅲ．二氧化硫與品紅化合生成無(wú)色物質(zhì)，能使品紅溶液褪色，故二氧化硫具有漂白性，故答案為：漂白性；
Ⅳ、SO₂中+4價(jià)S具有氧化性，硫化氫中-2價(jià)S具有還原性，二氧化硫能把硫化氫氧化成淡黃色單質(zhì)硫，本身被還原成淡黃色單質(zhì)硫，反應(yīng)方程式為SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂0，
故答案為：變渾濁（生成淡黃色沉淀）；氧化；
Ⅴ．酸性KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，溶液顏色為紫色，SO₂中+4價(jià)S具有還原性，二氧化硫通入酸性高錳酸鉀中發(fā)生2KMnO₄+5SO₂+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄，該反應(yīng)中二氧化硫?yàn)檫�原劑，具有還原性，發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致酸性KMnO₄溶液褪色，
故答案為：紫紅色褪去；還原；
Ⅵ．氫氧化鈉作用是吸收多余的SO₂，防止污染空氣，故答案為：吸收多余的SO₂，防止污染空氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了含有硫元素的物質(zhì)的性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和性質(zhì)分析判斷，注意掌握二氧化硫酸性氧化物性質(zhì)、漂白性、氧化性和還原性等是解題關(guān)鍵，題目難度中等．