Question

硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）俗稱大蘇打，照相業(yè)中用作定影劑．Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中與酸反應有單質硫和SO₂生成．
（1）Na₂S₂O₃溶液與稀硫酸混合反應可用于探究外界條件對反應速率的影響，完成有關的實驗設計表（已知各溶液體積均為5mL）：

實驗編號	T/K	c（Na2S2O3）/mol?L-1	c（H2SO4）/mol?L-1	實驗目的
①	298	0.1	0.1	實驗①和②探究溫度對該反應速率的影響；實驗①、③和④探究反應物濃度對該反應速率的影響
②	308
③		0.2
④		0.1

（2）Na₂S₂O₃還具有很強的還原性，Na₂S₂O₃溶液與足量氯水反應的化學方程式為：

 

 （提示：S元素被氧化為S

O

2- 4

）．
（3）現(xiàn)有一瓶Na₂S₂O₃固體，可能含有Na₂SO₄固體，請設計實驗驗證，寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論．限選試劑：1mol?L^-1 H₂SO₄、1mol?L^-1 HNO₃、1mol?L^-1 HCl、1mol?L^-1 NaOH、0.1mol?L^-1 BaCl₂、0.01mol?L^-1 KMnO₄、蒸餾水．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解
步驟2：
步驟3：

Answer 1

分析：（1）根據實驗目的選擇反應條件，注意探究溫度對反應速率影響時，除了溫度外，其他條件必須相同，探究濃度對反應速率影響，除了濃度外，其他條件必須相同；
（2）硫代硫酸鈉與氯氣反應生成了硫酸、氯化鈉和氯化氫，根據化合價升降相等配平反應；
（3）硫代硫酸鈉在酸性條件下可自身發(fā)生氧化還原反應生成單質硫和二氧化硫氣體，可根據溶液是否變渾濁驗證硫代硫酸鈉，反應后加入氯化鋇，如有沉淀，可說明存在硫酸鈉．

解答：解：（1）實驗①和②探究溫度對該反應速率的影響，所以Na₂S₂O₃溶液與稀硫酸溶液濃度必須相同，都是0.1mol/L；
實驗①、③和④探究反應物濃度對該反應速率的影響，溫度必須相同，都是298K；其中①和③探究硫代硫酸鈉濃度對反應速率影響，二組的硫酸溶液濃度必須相同；①和④體積稀硫酸濃度對反應速率影響，所以兩組中的硫代硫酸鈉濃度必須相同，
故答案為：

實驗編號	T/K	c（Na2S2O3）/ mol?L-1	c（H2SO4）/ mol?L-1
①
②		0.1	0.1
③	298		0.1
④	298		0.2（不填0.1的均給分）

（2）硫代硫酸鈉與氯氣反應生成硫酸、氯化鈉和鹽酸或生成硫酸、硫酸鈉和鹽酸，反應的化學方程式為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═2NaCl+6HCl+2H₂SO₄）
故答案為：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═2NaCl+6HCl+2H₂SO₄）；
（3）硫代硫酸鈉在酸性條件下可自身發(fā)生氧化還原反應生成單質硫和二氧化硫氣體，可根據溶液是否變渾濁驗證硫代硫酸鈉，反應后加入氯化鋇，如有沉淀，可說明存在硫酸鈉，可設計實驗如下：

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解
步驟2：向試管中加入過量1 mol?L-1 HCl溶液，充分振蕩，靜置	有淡黃色沉淀生成
步驟3：取上層清液于另一試管中，滴加少量0.1 mol?L-1BaCl2溶液	有白色沉淀生成，證明固體中混有Na2SO4[或無白色沉淀生成，證明固體中無Na2SO4]

故答案為：

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解
步驟2：向試管中加入過量1 mol?L-1 HCl溶液，充分振蕩，靜置	有淡黃色沉淀生成
步驟3：取上層清液于另一試管中，滴加少量0.1 mol?L-1BaCl2溶液	有白色沉淀生成，證明固體中混有Na2SO4[或無白色沉淀生成，證明固體中無Na2SO4]

點評：本題考查性質實驗探究、物質的含量測定以及探究影響反應速率的因素方法，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意實驗方案設計必須滿足，探究溫度對反應速率影響時，除了溫度外，其他條件必須相同，探究濃度對反應速率影響，除了濃度外，其他條件必須相同，本題難度中等．