Question

2．硫代硫酸鈉俗稱保險粉，又名“大蘇打”．可用于照相業(yè)作定影劑、紙漿漂白作脫氯劑，也可用于氰化物、砷、汞、鉛、鉍、碘等中毒的治療，也是一種常用的實驗試劑．
Ⅰ．已知：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂+H₂O，某研究小組依據(jù)該反應探究外界條件對反應速率的影響，設計實驗如下：

實驗 編號	實驗溫度 /℃	Na2S2O3		H2SO4		蒸餾水體積 /mL
		體積/mL	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1
①	25	10	0.1	10	0.1	0
②	25	5	0.1	10	0.1	5
③	25	5	0.2	10	0.2	5
④	50	5	0.1	10	0.1	5
⑤	50	10	0.2	5	0.2	5

下列有關說法正確的是AD
A．實驗①和②探究其他條件不變時Na₂S₂O₃濃度對相關反應速率的影響
B．實驗①和③溶液變渾濁的時間相同
C．其他條件不變時，探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇實驗③和⑤
D．該同學在實驗中采用的研究方法是實驗比較法
Ⅱ．實驗室用SO₂通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中來制備硫代硫酸鈉．反應原理為：
2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂
本實驗對Na₂S純度要求較高，利用圖1所示的裝置可將工業(yè)級的Na₂S提純．已知Na₂S常溫下微溶于酒精，加熱時溶解度迅速增大，雜質(zhì)不溶于酒精．提純過程為：將已稱量好的工業(yè)級Na₂S放入圓底燒瓶中，加入一定質(zhì)量的酒精和少量水．按圖1所示裝配所需儀器，向冷凝管通入冷卻水，同時水浴加熱．待燒瓶中固體不再減少時，停止加熱．將燒瓶取下，立即趁熱過濾，再冷卻結晶，過濾．將所得固體洗滌、干燥，得到Na₂S•9H₂O晶體．

（1）在提純過程中“趁熱過濾”操作的目的是防止硫化鈉結晶析出而損失、去除雜質(zhì)；
（2）用圖2所示裝置制取Na₂S₂O₃，其中盛放Na₂SO₃固體的玻璃儀器名稱是蒸餾燒瓶，NaOH溶液的作用是吸收SO₂等尾氣，防止污染．
（3）保險粉樣品中Na₂S₂O₃•5H₂O的純度（質(zhì)量分數(shù)）可通過氧化還原滴定法測定，相關反應方程式為2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．準確稱取W　g樣品于錐形瓶中，用適量蒸餾水溶解，并滴加淀粉溶液作指示劑．用0.1000　mol•L?¹碘的標準溶液進行滴定．
請回答：
①到達滴定終點的標志滴入最后一滴碘的標準溶液，溶液變?yōu)樗{色，且30s內(nèi)不恢復原色；
②滴定起始和終點的液面位置如圖3，則消耗碘的標準溶液體積為18.10mL，產(chǎn)品的純度為$\frac{0.362M}{W}$%（設Na₂S₂O₃•5H₂O相對分子質(zhì)量為M）．
③若滴定時振蕩不充分，剛看到溶液局部變色就停止滴定，則會使樣品中Na₂S₂O₃•5H₂O的純度的測量結果偏低（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 I．A．實驗①、②的溫度相等，c（H₂SO₄）相等，c（Na₂S₂O₃）不相等，故實驗①、②是探究濃度對化學反應速率的影響；
B．實驗①、③的溫度相等，c（Na₂S₂O₃）相等，c（H₂SO₄）不相等，反應速率不相等；
C．實驗③、⑤溫度不相等，c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）也均不相等；
D．采取控制變量法對比實驗探究外界條件對反應速率的影響；
Ⅱ．（1）過濾除去不溶雜質(zhì)，若溫度冷卻，硫化鈉會結晶析出而損失；
（2）盛放Na₂SO₃固體的玻璃儀器是蒸餾燒瓶，三頸燒瓶內(nèi)反應結束會有未反應的二氧化硫，直接排放會污染空氣；
（3）①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸鈉，利用碘單質(zhì)遇碘單質(zhì)變藍指示反應終點
②終點讀數(shù)與起點讀數(shù)之差為消耗碘的標準溶液體積，根據(jù)方程式計算
③局部變色就停止滴定，消耗標準溶液體積偏小，測定結果偏低．

解答 解：I．A．實驗①、②的溫度相等，c（H₂SO₄）相等，c（Na₂S₂O₃）不相等，故實驗①、②是探究濃度對化學反應速率的影響，故A正確；
B．實驗①、③的溫度相等，c（Na₂S₂O₃）相等，c（H₂SO₄）不相等，③中c（H₂SO₄）較大，反應速率較快，變渾濁時間較短，故B錯誤；
C．探究溫度對化學反應速率的影響，應保證物質(zhì)的濃度相等，而實驗③、⑤溫度不相等，c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）也均不相等，實驗②、④中c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）均相等，但溫度不等，故實驗②、④是探究溫度對化學反應速率的影響，故C錯誤；
D．采取控制變量法對比實驗探究外界條件對反應速率的影響，故D正確，
故選：AD；
Ⅱ．（1）過濾除去不溶雜質(zhì)，若溫度冷卻，硫化鈉會結晶析出而損失，
故答案為：防止硫化鈉結晶析出而損失、去除雜質(zhì)；
（2）盛放Na₂SO₃固體的玻璃儀器是蒸餾燒瓶，三頸燒瓶內(nèi)反應結束會有未反應的二氧化硫，裝置中氫氧化鈉是吸收尾氣的主要作用，因為原料氣二氧化硫是污染性氣體不能排放到空氣中，以防止污染空氣，
故答案為：蒸餾燒瓶；吸收SO₂等尾氣，防止污染；
（3）①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸鈉，滴入最后一滴碘的標準溶液，溶液變?yōu)樗{色，且30s內(nèi)不恢復原色，說明反應到達終點，
故答案為：滴入最后一滴碘的標準溶液，溶液變?yōu)樗{色，且30s內(nèi)不恢復原色；
②終點讀數(shù)為18.10mL，起點讀數(shù)為0.00mL，故消耗碘的標準溶液體積為18.10mL，
設Na₂S₂O₃•5H₂O的純度為x，則：
2Na₂S₂O₃•5H₂O～2Na₂S₂O₃～I₂
2M g                 1mol
Wxg                 18.10×10^-3L×0.1000　mol•L^-1
故2M g：Wx g=1mol：18.10×10^-3L×0.1000　mol•L^-1
解得x=$\frac{0.362M}{W}$%，
故答案為：18.10；$\frac{0.362M}{W}$%；
③局部變色就停止滴定，消耗標準溶液體積偏小，會使樣品中Na₂S₂O₃•5H₂O的純度的測量結果偏低，
故答案為：偏低．

點評 本題屬于拼合型題目，涉及探究溫度和濃度對反應速率的影響、物質(zhì)實驗制備、氧化還原反應滴定等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．