Question

1．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得，裝置如圖1．

已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，有關物質的溶解度曲線如圖2所示．
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O的制備：
步驟1：打開K₁、關閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸并加熱．寫出燒瓶內(nèi)發(fā)生反應的化學方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）═CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
步驟2：C 中混合液被氣流攪動，反應一段時間后，硫粉的量逐漸減少．當C中溶液的pH＜7時，打開K₂、關閉K₁并停止加熱，理由是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在裝置B、D的作用是吸收多余SO₂，防止污染環(huán)境
步驟3：過濾C中的混合液，將濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．
（2）Na₂S₂O₃性質的檢驗：向新制氯水中加入Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，再向溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，據(jù)此認為Na₂S₂O₃具有還原性．該方案是否正確并說明理由不能，氯水中本身就含少量的Cl^-，也能與Ag⁺形成AgCl沉淀
（3）常用Na₂S₂O₃溶液測定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當?shù)乃岫燃尤胱懔縆₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解，此時CrO₄^2-全部轉化為Cr₂O₇^2-；再加過量KI溶液，充分反應后，加入淀粉溶液作指示劑，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，反應完全時，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反應的離子方程式為
①Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
②I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．
則該廢水中Ba²⁺的物質的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開K₁，關閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應且二氧化硫有毒，會污染空氣，所以用NaOH吸收未反應的SO₂；C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應，打開K₂，關閉K₁，二氧化硫有毒，應該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫屬于酸性氧化物，且有還原性，所以可以堿性物質或氧化性物質吸收二氧化硫．
（1）A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，酸性條件下不能存在；從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品；根據(jù)溶解度曲線圖可知趁熱過濾的原因是防止硫代硫酸鈉結晶析出；
（2）氯水中含有氯離子，影響實驗結果的判斷；
（3）BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，結合消耗的Na₂S₂O₃利用關系式計算溶液中n（Ba²⁺），進而計算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）步驟1：A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）═CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
步驟2：Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，酸性條件下不能存在，當C中pH小于7時，打開K₂、關閉K₁并停止加熱，裝置B、D的作用是進行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣，
故答案為：＜7；Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在； 吸收多余SO₂，防止污染環(huán)境；
步驟3：從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品，根據(jù)溶解度曲線圖可知碳酸鈉隨溫度升高溶解度降低從而析出，硫代硫酸鈉的溶解度隨溫度升高而增大，趁熱過濾可除掉碳酸鈉晶體，
故答案為：加熱濃縮；冷卻結晶；
（2）向新制氯水中加入Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，可發(fā)生氧化還原反應，但氯水中含有氯離子，不能用加入硝酸銀溶液的方法檢驗，
故答案為：不能，氯水中本身就含少量的Cl^-，也能與Ag⁺形成AgCl沉淀；
（3）由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，消耗的Na₂S₂O₃為0.018L×0.01mol/L，則n（Ba²⁺）=0.018L×0.01mol/L×$\frac{1}{3}$=0.00006mol，故溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{0.00006mol}{0.025L}$=0.0024mol/L，
故答案為：0.0024mol/L．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高頻考點，涉及物質制備、物質的量的計算、離子方程式書寫、基本操作等知識點，明確實驗原理及物質性質是解本題關鍵，題目難度中等．