Question

11．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）俗稱(chēng)“海波”或者“大蘇打”，其水溶液具有弱堿性，在酸性溶液中不穩(wěn)定；具有較強(qiáng)的還原性，是棉織物漂白后的脫氯劑、定量分析中的還原劑．硫代硫酸鈉可由亞硫酸鈉和硫粉通過(guò)化合反應(yīng)制得，裝置如圖（a）所示，有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線(xiàn)如圖（b）所示．

（1）Na₂S₂O₃•5H₂O的制備：
步驟1：如圖（a）連接好裝置后，檢查A、C裝置氣密性的操作是關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成一段水柱，說(shuō)明氣密性良好．
步驟2：加入藥品，打開(kāi)K₁、關(guān)閉K₂，加熱．裝置B或D中的藥品可選用的是A、C、D（填編號(hào)）．
A．NaOH溶液      B．濃H₂SO₄ C．酸性KMnO₄溶液     D．飽和NaHCO₃溶液
步驟3：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．當(dāng)C中溶液的7＜pH＜10時(shí)，打開(kāi)K₂、關(guān)閉K₁并停止加熱；C中溶液要控制pH的原因是硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定．
步驟4：過(guò)濾C中的混合液，將濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮，趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶（或降溫結(jié)晶）、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．須趁熱過(guò)濾的原因是防止硫代硫酸鈉結(jié)晶析出．
（2）Na₂S₂O₃性質(zhì)的檢驗(yàn)：向足量的新制氯水中滴加少量Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，檢查反應(yīng)后溶液中含有SO₄^2-，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-．
（3）常用Na₂S₂O₃溶液測(cè)定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取25.00mL廢水加入足量K₂Cr₂O₇酸性溶液，得BaCrO₄沉淀，用適量酸溶解沉淀．此時(shí)CrO₄^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇；再加過(guò)量KI溶液，充分反應(yīng)后，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定（用淀粉溶液作指示劑），反應(yīng)完全時(shí)，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═3I₂+2Cr³⁺+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-，則該廢水中Ba²⁺的物質(zhì)的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質(zhì)，檢驗(yàn)裝置氣密性；
步驟2：裝置B、D的作用是進(jìn)行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定，應(yīng)控制溶液為弱堿性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品；根據(jù)溶解度曲線(xiàn)圖可知趁熱過(guò)濾的原因是防止硫代硫酸鈉結(jié)晶析出；
（2）由題目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反應(yīng)生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯氣被還原為HCl；
（3）由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關(guān)系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，結(jié)合消耗的Na₂S₂O₃利用關(guān)系式計(jì)算溶液中n（Ba²⁺），進(jìn)而計(jì)算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質(zhì)，檢驗(yàn)裝置氣密性，具體操作為：關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說(shuō)明氣密性良好，
故答案為：關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成一段水柱，說(shuō)明氣密性良好；
步驟2：裝置B、D的作用是進(jìn)行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣，二氧化硫具有還原性，可以用酸性高錳酸鉀溶液氧化吸收，二氧化硫能與氫氧化鈉溶液、碳酸氫鈉溶液反應(yīng)被吸收，
故答案為：ACD；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定，應(yīng)控制溶液為弱堿性，可以控制溶液pH接近或不小于7，
故答案為：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品，根據(jù)溶解度曲線(xiàn)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(guò)濾可除掉碳酸鈉晶體，如果冷卻后再過(guò)濾會(huì)導(dǎo)致硫代硫酸鈉結(jié)晶析出，
故答案為：冷卻結(jié)晶（或降溫結(jié)晶）；防止硫代硫酸鈉結(jié)晶析出；
（2）由題目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反應(yīng)生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯氣被還原為HCl，反應(yīng)的離子方程式為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-，
故答案為：NaS₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+10H⁺+8Cl^-；
（3）由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關(guān)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(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案設(shè)計(jì)，涉及氣密性檢驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置及步驟的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)滴定，（3）中注意利用關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，難度中等．