Question

2．Na₂S₂O₃可做分析試劑．它易溶于水，遇酸易分解．某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
【實(shí)驗(yàn)一】Na₂S₂O₃•5H₂O的制備
I 實(shí)驗(yàn)原理：Na₂SO₃（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
II 實(shí)驗(yàn)裝置：如圖1所示，有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線(xiàn)如圖2所示：

III 實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）檢查裝置氣密性，按圖1所示加入試劑，其中裝置B和D中加的是NaOH溶液，裝置 C中的硫粉應(yīng)事先研細(xì)并用乙醇潤(rùn)濕，否則會(huì)影響降低反應(yīng)速率（或會(huì)減少產(chǎn)量）．
（2）打開(kāi)K₁、關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸并加熱，燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．C中混合液被氣流攪動(dòng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，硫粉的量逐漸減少．
（3）當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)，打開(kāi)K₂、關(guān)閉K₁并停止加熱．采取該措施的理由是防止SO₂過(guò)量，溶液呈現(xiàn)酸性，導(dǎo)致生成的Na₂S₂O₃分解．
（4）將C中的混合液過(guò)濾，將濾液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，可得粗產(chǎn)品Na₂S₂O₃•5H₂O．
IV 產(chǎn)品檢測(cè)：
（5）粗產(chǎn)品中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質(zhì)，利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na₂SO₄，簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)象和結(jié)論：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過(guò)濾，取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說(shuō)明含有Na₂SO₄雜質(zhì)．
供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液
【實(shí)驗(yàn)二】自來(lái)水中余氯的測(cè)定
含氯消毒劑給自來(lái)水消毒后有余氯．測(cè)定自來(lái)水中余氯含量的方案如下：在250mL碘量瓶中（或具塞錐形瓶中）放置0.5g碘化鉀，加10mL稀硫酸，準(zhǔn)確量取流動(dòng)水樣100mL（打開(kāi)自來(lái)水龍頭，待水流數(shù)十秒后再取水樣）置于碘量瓶，迅速塞上塞搖動(dòng)，見(jiàn)水樣呈淡黃色，加1ml淀粉溶液變藍(lán)，則說(shuō)明水樣中有余氯．再以C mol/L標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液滴定，至溶液藍(lán)色消失呈無(wú)色透明溶液，記下硫代硫酸鈉溶液的體積．
（已知：滴定時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為I₂+2Na₂SO₃═2NaI+Na₂S₄O₆）
（6）若該自來(lái)水是以漂白粉消毒，能說(shuō)明水樣中有余氯的反應(yīng)離子方程式為ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O．
（7）按上述方案實(shí)驗(yàn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液V mL，該次實(shí)驗(yàn)測(cè)得自來(lái)水樣品中余氯量（以游離Cl₂計(jì)算）為355VCmg•L^-1．在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若“塞上塞搖動(dòng)”動(dòng)作不夠迅速，則測(cè)得結(jié)果偏高（填“偏高”“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）B和D是為了吸收多余的二氧化硫，可以用NaOH溶液吸收；把硫研細(xì)，增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，S微溶于酒精，所以C中的硫粉應(yīng)事先研細(xì)并用乙醇潤(rùn)濕，否則會(huì)降低反應(yīng)速率；
（2）燒瓶?jī)?nèi)銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）防止SO₂過(guò)量，溶液呈現(xiàn)酸性，導(dǎo)致生成的Na₂S₂O₃分解；
（4）從濾液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O時(shí)，不能直接加熱蒸干，否則無(wú)法獲得Na₂S₂O₃•5H₂O，需要通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的操作方法；
（5）取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，再利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)是否含有了酸根離子；
（6）漂白粉的有效成分是次氯酸根，次氯酸根檢驗(yàn)強(qiáng)氧化性，可以將碘離子氧化得碘單質(zhì)，自身被還原為氯離子；
（7）根據(jù)Cl₂～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃計(jì)算余氯量，動(dòng)作不迅速，空氣中的氧氣在酸性條件下可把碘離子氧化生成單質(zhì)碘，消耗硫代硫酸鈉的體積會(huì)增大．

解答 解：（1）B和D是為了吸收多余的二氧化硫，所以裝的是NaOH溶液；把硫研細(xì)，增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，S微溶于酒精，所以C中的硫粉應(yīng)事先研細(xì)并用乙醇潤(rùn)濕，否則會(huì)降低反應(yīng)速率，
故答案為：NaOH溶液；降低反應(yīng)速率（或會(huì)減少產(chǎn)量）；
（2）打開(kāi)K₁、關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸并加熱，燒瓶?jī)?nèi)生成二氧化硫氣體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）SO₂過(guò)量，溶液呈現(xiàn)酸性，導(dǎo)致生成的Na₂S₂O₃分解，
故答案為：防止SO₂過(guò)量，溶液呈現(xiàn)酸性，導(dǎo)致生成的Na₂S₂O₃分解；
（4）從濾液中獲得Na₂S₂O₃•5H₂O，不能直接蒸干，需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干等操作，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）檢驗(yàn)樣品中是否含有硫酸鈉的方案為：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過(guò)濾，取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說(shuō)明含有Na₂SO₄雜質(zhì)，
故答案為：取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層清液（或過(guò)濾，取濾液），滴加BaCl₂溶液，若出現(xiàn)沉淀則說(shuō)明含有Na₂SO₄雜質(zhì)；
（6）漂白粉的有效成分是次氯酸根，次氯酸根檢驗(yàn)強(qiáng)氧化性，可以將碘離子氧化得碘單質(zhì)，自身被還原為氯離子，反應(yīng)離子方程式為：ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O，
故答案為：ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O；
（7）根據(jù)Cl₂～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃，可知n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×V×10^-3L×Cmol/L，氯氣質(zhì)量為=$\frac{1}{2}$×V×10^-3L×Cmol/L×71g/mol=3.55VC×10^-2g=35.4VC mg，故余氯量（以游離Cl₂計(jì)算）為 $\frac{35.5VCmg}{0.1L}$=355VC mg/L；
動(dòng)作不迅速，空氣中的氧氣在酸性條件下可把碘離子氧化生成單質(zhì)碘，消耗硫代硫酸鈉的體積會(huì)增大，所以結(jié)果偏高，
故答案為：355VC；偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、尾氣吸收、方程式的書(shū)寫(xiě)、離子的檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>