Question

5．Na₂S₂O₃可用作照相的定影劑等．已知Na₂S₂O₃的某些性質如下：
（Ⅰ）S₂O₃^2-能被I₂氧化為S₄O₆^2-；
（Ⅱ）酸性條件下S₂O₃^2-迅速分解為S和SO₂；
（Ⅲ）向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃；所得產(chǎn)品中常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）模仿生成過程．

實驗步驟：（1）儀器組裝完成后，關閉A、C中分液漏斗活塞，將E中導管伸入盛水的水槽中，微熱A中圓底燒瓶，E中導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管中回流一段穩(wěn)定的水柱，則整個裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸，裝
置E中溶液的作用是吸收多余的SO₂．                                                
（2）先向C中燒瓶加入Na₂CO₃和Na₂S混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H₂SO₄．
（3）等Na₂CO₃和Na₂S完全消耗后，結束反應．過濾C中混合物，將溶液蒸發(fā)、結晶、過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品．                                                    
（4）為驗證產(chǎn)品中含有硫酸鹽，該小組設計了以下實驗方案，請將方案補充完整．

實驗步驟	預期現(xiàn)象或結論
步驟1：取少量固體樣品溶于無氧蒸餾水中	固體完全溶解得無色澄清溶液
步驟2：加入過量鹽酸
步驟3：靜置后取上清液，加入BaCl2溶液

（5）利用KMnO₄標準溶液可以定量測定硫代硫酸鈉試劑的純度，步驟為：
①溶液配制：稱取1.0g Na₂S₂O₃試樣，用新煮沸并冷卻的蒸餾水溶解，最終定容至100mL．
②滴定：取10.00mL0.01mol•L^-1KMnO₄標準溶液，加硫酸酸化，再加過量KI溶液．寫出該反應的離子反應：2MnO₄^-+16H⁺+10I^-═5I₂+2Mn²⁺+8H₂O
③往步驟②所得溶液加入某指示劑，用Na₂S₂O₃滴定至終點（2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-），記錄Na₂S₂O₃溶液用量，滴定3次．指示劑最好選用淀粉溶液，本次滴定時所用的玻璃儀器除錐形瓶外，還有堿式滴定管．
④若3次滴定NaS₂O₃溶液的平均用量為12.00mL，則樣品的純度為65.8%．

Answer 1

分析 實驗室模仿Na₂S₂O₃生成過程：A裝置：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑，B裝置的作用是起緩沖作用，C裝置：2Na₂S+Na₂CO₃+SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，D裝置中兩導管均為短導管可防止液體倒吸，E裝置：裝置中盛放NaOH溶液進行尾氣處理，防止二氧化硫排放污染環(huán)境，等Na₂CO₃和Na₂S完全消耗后，結束反應，過濾C中混合物，將溶液蒸發(fā)、結晶、過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品．
（1）利用液面差在一段時間內不變檢驗裝置的氣密性；D的作用有緩沖裝置能防止倒吸；二氧化硫有毒不能直接排空，應該用堿液吸收；
（4）Na₂S₂O₃固體，可能混有Na₂SO₄固體的實驗思路：應先除去Na₂S₂O₃，加入稀鹽酸除去硫代硫酸鈉，再靜置后取上清液，加入BaCl₂溶液檢驗SO₄^2-的存在；
（5）②KI與KMnO₄反應，KMnO₄是強氧化劑，KI中碘元素被氧化為碘單質，KMnO₄中錳元素被還原為Mn²⁺；
③步驟②中，根據(jù)反應（2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-），至終點碘單質被還原，所以選用淀粉作指示劑；Na₂S₂O₃水解呈堿性；
④根據(jù)方程式中 MnO₄^-、I₂、S₂O₃^2-之間的關系式計算．

解答 解：（1）儀器組裝完成后，關閉A、C中分液漏斗活塞，將E中導管伸入盛水的水槽中，微熱A中圓底燒瓶，E中導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管中回流一段穩(wěn)定的水柱，說明不漏氣，氣密性良好，D中兩導管均為短導管可防止液體倒吸，E中盛放NaOH溶液進行尾氣處理，防止二氧化硫排放在環(huán)境中，從而保護環(huán)境，
故答案為：關閉A、C中分液漏斗活塞，將E中導管伸入盛水的水槽中，微熱A中圓底燒瓶，E中導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管中回流一段穩(wěn)定的水柱；防止倒吸； 吸收多余的SO₂；
（4）具體操作：取少量固體于試管中加水溶解后，加入過量鹽酸，硫代硫酸鈉與鹽酸反應生成二氧化硫氣體和硫單質，取上層清液，滴加少量BaCl₂溶液，生成難溶于水的白色沉淀硫酸鋇，證明含硫酸根離子，即證明固體中含有硫酸鈉，說明樣品中含有SO₄^2-，否則不含，
故答案為：

預期現(xiàn)象或結論

有淺黃色渾濁出現(xiàn)，有刺激性氣味氣體產(chǎn)生

有白色沉淀產(chǎn)生，說明樣品中含有SO42-

（5）②根據(jù)氧化還原反應的實質得失電子守恒，2I^-→I₂～2e^-，MnO₄^-→Mn²⁺～5e^-，所以2molMnO₄^-氧化10molI^-，得到2molMn²⁺和10molI₂，根據(jù)電荷守恒，反應物有16molH⁺，根據(jù)原子守恒反應物中應有8molH₂O，所以離子方程式為：2MnO₄^-+16H⁺+10I^-═5I₂+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+10I^-═5I₂+2Mn²⁺+8H₂O；
③用硫代硫酸鈉滴定碘溶液，碘單質遇淀粉變藍，利用2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，至終點碘單質被還原，指示反應終點；硫代硫酸鈉為強堿弱酸鹽，溶液顯堿性，應選用堿式滴定管，
故答案為：淀粉溶液；堿式滴定管；
④根據(jù)方程式2MnO₄^-+16H⁺+10I^-═5I₂+2Mn²⁺+8H₂O，2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，得關系式：2MnO₄^-～5I₂～10S₂O₃^2-
得C（S₂O₃^2-）=$\frac{0.01L×0.01mol/L×\frac{10}{2}}{0.012L}$=$\frac{1}{24}$mol/L，
m（Na₂S₂O₃）=158g/mol×$\frac{1}{24}$mol/L×0.1L≈0.658g，
質量分數(shù)=$\frac{0.658g}{1g}$×100%=65.8%，
故答案為：65.8%．

點評 本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生對實驗方案的設計、評價，明確物質性質是解本題關鍵，注意（4）題為易錯點，同時考查學生思維的縝密性，題目難度中等．