Question

15．亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應可制得硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）．
已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．有關物質的溶解度隨溫度變化曲線如圖2所示．某研究小組設計了制備Na₂S₂O₃•5H₂O的裝置圖（如圖1）．

部分操作步驟如下：
①打開K₁，關閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸，加熱．
②C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接近7時，即停止C中的反應，停止加熱
③過濾C中的混合液，并將濾液進行處理，得到產品．
（1）步驟①中，圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）步驟②中，“當C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應”的原因是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．“停止C中的反應”的操作是打開K2，關閉K1．
（3）步驟③中，“過濾”用到的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒（填儀器名稱）．將濾液進行處理過程是將濾液經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品．
依據反應2S₂O₃^2-+I₂→S₄O₆^2-+2I^-，可用I₂的標準溶液測定產品的純度．取5.5g產品配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol/L I₂的標準溶液進行滴定，相關數據記錄如表所示．

編號	1	2	3	4
溶液的體積/mL	10.00	10.00	10.00	10.00
消耗I2標準溶液的體積/mL	19.99	19.98	17.13	20.03

（4）判斷達到滴定終點的現象是加入最后一滴I₂標準溶液后，溶液變藍，且半分鐘不改變．
（5）Na₂S₂O₃•5H₂O在產品中的質量分數是90.2%．（計算結果請用百分數表示并保留1位小數）（Na₂S₂O₃•5H₂O的式量為248）

Answer 1

分析 （1）銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，二氧化硫通入碳酸鈉溶液中反應生成亞硫酸鈉和硫粉反應生成硫代硫酸鈉；停止C裝置反應打開K₂，關閉K₁；
（3）依據過濾裝置需要的玻璃儀器分析判斷；從溶液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O晶體，需要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干等步驟；
（4）以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol/L I₂的標準溶液進行滴定，終點現象為溶液變藍色且半分鐘內不褪色；
（5）依據反應的定量關系 2S₂O₃^2-+I₂→S₄O₆^2-+2I^-．計算碘單質消耗的硫代硫酸鈉，計算得到樣品中的質量分數．

解答 解：（1）濃硫酸具有強氧化性，在加熱的條件下能氧化單質銅，反應的化學方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）生成的SO₂和碳酸鈉反應生成亞硫酸鈉和CO₂，由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以C中碳酸鈉的作用是起反應物作用及提供堿性環(huán)境，“停止C中的反應”的操作是打開K₂，關閉K₁，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在；打開K₂，關閉K₁；
（3）過濾時的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，從溶液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O晶體，需要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干等步驟，
故答案為：漏斗、玻璃棒；加熱濃縮、冷卻結晶；
（4）由于碘遇淀粉顯藍色，則滴定時，達到滴定終點的現象是溶液變藍，且半分鐘不改變，
故答案為：加入最后一滴I₂標準溶液后，溶液變藍，且半分鐘內顏色不改變；
（5）根據表中數據可知，第3次實驗中消耗I₂標準溶液的體積偏小，舍去，則實際消耗I₂標準溶液的體積的平均值是$\frac{19.99+19.98+20.03}{3}$mL=20.0mL，則根據反應的方程式可知，Na₂S₂O₃•5H₂O的物質的量是0.050mol/L×0.0200L×2×10=0.02mol，所以Na₂S₂O₃•5H₂O在產品中的質量分數是$\frac{0.02mol×248g/mol}{5.5g}$=90.2%，
故答案為：90.2%．

點評 本題考查了物質性質的實驗驗證和實驗方法應用，物質性質的掌握和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等．