Question

5．NaCN為劇毒無(wú)機(jī)物．某化學(xué)興趣小組查閱資料得知，實(shí)驗(yàn)室里的氰化鈉溶液可使用硫代硫酸鈉溶液進(jìn)行統(tǒng)一解毒銷毀，他們開(kāi)展了以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)要求回答問(wèn)題：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ．硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃?5H₂O）的制備
已知Na₂S₂O₃•5H₂O對(duì)熱不穩(wěn)定，超過(guò)48℃即開(kāi)始丟失結(jié)晶水．現(xiàn)以亞硫酸鈉、硫化鈉和碳酸鈉等為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，反應(yīng)原理為：
①Na₂CO₃+SO₂=Na₂SO₃+CO₂
②Na₂S+SO₂+H₂O=Na₂SO₃+H₂S
③2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O
④Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃
（1）將硫化鈉和碳酸鈉按反應(yīng)要求的比例一并放入三頸燒瓶中，注入150mL蒸餾水使其溶解，在蒸餾燒瓶中加入亞硫酸鈉固體，在分液漏斗中注入C（填以下選擇項(xiàng)的字母），并按如圖安裝好裝置，進(jìn)行反應(yīng)．
A．稀鹽酸      B．濃鹽酸      C．70%的硫酸      D．稀硝酸
從以上反應(yīng)可知Na₂S 與Na₂CO₃的最佳物質(zhì)的量比是2：1．
（2）pH小于7即會(huì)引起Na₂S₂O₃溶液的變質(zhì)反應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)淡黃色混濁．反應(yīng)約半小時(shí)，當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí)，即可停止通氣和加熱．如果SO₂通過(guò)量，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓．
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產(chǎn)率Na₂S₂O₃?5H₂O的歩驟為

為減少產(chǎn)品的損失，操作①為趁熱過(guò)濾，其目的是趁熱是為了防止晶體在過(guò)濾的過(guò)程中在漏斗中析出導(dǎo)致產(chǎn)率降低，過(guò)濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質(zhì)；
操作②是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；操作③是抽濾、洗滌、干燥．
Ⅱ．產(chǎn)品純度的檢測(cè)
（1）已知：Na₂S₂O₃?5H₂O的摩爾質(zhì)量為248g/mol；2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．取晶體樣品ag，加水溶解后，滴入幾滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到終點(diǎn)時(shí)，消耗碘水溶液vmL，則該樣品純度是$\frac{0.496v}{a}$%
Ⅲ．有毒廢水的處理
化學(xué)興趣小組的同學(xué)在配備防毒口罩，橡膠手套和連衣式膠布防毒衣等防護(hù)用具以及老師的指導(dǎo)下進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
向裝有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的試管中滴加2ml0.1mol/L 的Na₂S₂O₃溶液，兩反應(yīng)物恰好完全反應(yīng)，但沒(méi)有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取反應(yīng)后的溶液少許滴入盛有10ml0.1mol/L FeCl₃溶液的小燒杯，溶液呈現(xiàn)血紅色，請(qǐng)寫(xiě)出Na₂S₂O₃解毒的離子反應(yīng)方程式CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）以亞硫酸鈉、硫化鈉和碳酸鈉等為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，根據(jù)反應(yīng)原理可知，蒸餾燒瓶中加入的酸要使反應(yīng)保持較快的反應(yīng)速率，濃鹽酸、硝酸都易揮發(fā)，而稀鹽酸加入，反應(yīng)速率較慢，根據(jù)題中提供的信息可知，Na₂S 與Na₂CO₃的反應(yīng)方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)題意，Na₂S₂O₃在酸性條件下會(huì)生成S，當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí)，如果SO₂通過(guò)量，會(huì)生成NaHSO₃，據(jù)此書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產(chǎn)率Na₂S₂O₃?5H₂O，在混合液中加入活性碳脫色，然后趁熱過(guò)濾，防止溶液中Na₂S₂O₃?5H₂O析出，將除去碳后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥，可得粗晶體，據(jù)此答題；
Ⅱ．產(chǎn)品純度的檢測(cè)
（1）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，根據(jù)關(guān)系式2Na₂ S₂O₃～I(xiàn)₂計(jì)算 mg樣品中n（Na₂ S₂O₃），根據(jù)m=nM計(jì)算mg樣品中Na₂ S₂O₃•5H₂O晶體的質(zhì)量，據(jù)此據(jù)此純度；
Ⅲ．根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，生成的溶液能使 FeCl₃溶液呈現(xiàn)血紅色，說(shuō)明有SCN^-產(chǎn)生，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答 解：Ⅰ．（1）以亞硫酸鈉、硫化鈉和碳酸鈉等為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，根據(jù)反應(yīng)原理可知，蒸餾燒瓶中加入的酸要使反應(yīng)保持較快的反應(yīng)速率，濃鹽酸、硝酸都易揮發(fā)，而稀鹽酸加入，反應(yīng)速率較慢，所以用70%的硫酸，選C，根據(jù)題中提供的信息可知，Na₂S 與Na₂CO₃的反應(yīng)方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂S 與Na₂CO₃的最佳物質(zhì)的量比是2：1，
故答案為：C；2：1；
（2）根據(jù)題意，Na₂S₂O₃在酸性條件下會(huì)生成S，當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí)，如果SO₂通過(guò)量，會(huì)生成NaHSO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓，
故答案為：Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產(chǎn)率Na₂S₂O₃?5H₂O，在混合液中加入活性碳脫色，然后趁熱過(guò)濾，防止溶液中Na₂S₂O₃?5H₂O析出，將除去碳后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥，可得粗晶體，所以操作①趁熱過(guò)濾，其目的是：趁熱是為了防止晶體在過(guò)濾的過(guò)程中在漏斗中析出導(dǎo)致產(chǎn)率降低，過(guò)濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質(zhì)，操作②是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，
故答案為：趁熱是為了防止晶體在過(guò)濾的過(guò)程中在漏斗中析出導(dǎo)致產(chǎn)率降低，過(guò)濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質(zhì)；蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；
Ⅱ．產(chǎn)品純度的檢測(cè)
（1）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，則：
2Na₂ S₂O₃～～～～～I(xiàn)₂
2 1
n（Na₂ S₂O₃） v×10^-5mol
所以n（Na₂ S₂O₃）=2×v×10^-5mol=2v×10^-5mol
Na₂ S₂O₃•5H₂O晶體的質(zhì)量為2v×10^-5mol×248g/mol=496v×10^-5g．
則該樣品純度為$\frac{496v×10{\;}^{-5}g}{ag}$×100%=$\frac{0.496v}{a}$%，
故答案為：$\frac{0.496v}{a}$%；
Ⅲ．根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，生成的溶液能使 FeCl₃溶液呈現(xiàn)血紅色，說(shuō)明有SCN^-產(chǎn)生，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可知共離子方程式為CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-，
故答案為：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)制取Na₂S₂O₃•5H₂O的實(shí)驗(yàn)操作，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)、基本實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)純度的計(jì)算、滴定誤差分析等，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)操作與設(shè)計(jì)及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．