Question

17．硫代硫酸鈉又名大蘇打，溶液具有弱堿性和較強的還原性，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（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得．裝置如圖所示

已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）某研究小組設計了制備Na₂S₂O₃•5H₂O的裝置和部分操作步驟如下．
步驟1：如圖連接后裝置后，打開K₁，關閉K₂，將D中導管末端浸入水中，微熱燒瓶觀察氣泡和水柱，檢查裝置A、C、D氣密性；
步驟2：加入藥品，打開K₁，關閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸，加熱；
裝置B中的藥品可選用下列物質(zhì)中的AC
A．NaOH溶液   B．濃H₂SO₄   C．酸性KMnO₄溶液    D飽和NaHSO₃溶液
步驟3：C中的混合液被氣流攪動，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時打開K₂，關閉K₁即停止C中的反應，停止加熱．“當C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應”的原因是S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+H₂O+SO₂↑．（用離子方程式表示）
步驟4：過濾C中的混合液，將濾液經(jīng)過加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品
（2）Na₂S₂O₃性質(zhì)的檢驗，向足量的新制氯水中滴加少量的Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，檢查反應后的溶液中有硫酸根，寫出該反應的離子方程式S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（3）常用Na₂S₂O₃溶液測定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當?shù)乃岫燃尤胱懔縆₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解．此時CrO₄^2-全部轉化為Cr₂O₇^2-；再加過量KI溶液，充分反應后，得到混合溶液Vml，將其分成4等分，加入淀粉溶液作指示劑，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，相關數(shù)據(jù)如表所示

編   號	1	2	3	4
消耗Na2S2O3標準溶液的體積/mL	18.02	17.98	18.00	20.03

部分反應的離子方程式為：①Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；②I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-
判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是當?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃時，溶液藍色消失且半分鐘不變色．
廢水中Ba²⁺的物質(zhì)的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開K₁，關閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應且二氧化硫有毒，會污染空氣，所以用NaOH吸收未反應的SO₂；C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應，打開K₂，關閉K₁，二氧化硫有毒，應該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫屬于酸性氧化物，且有還原性，所以可以堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫；
（1）裝置B的作用是吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性且是酸性氧化物，可以用堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫；
Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，酸性條件下不能存在；
（2）向足量的新制氯水中滴加少量的Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，且溶液中有硫酸根離子生成，說明二者發(fā)生氧化還原反應，則氯氣被還原生成氯離子；
（3）判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴Na₂S₂O₃時，溶液藍色消失且半分鐘不變色；
BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，結合消耗的Na₂S₂O₃利用關系式計算溶液中n（Ba²⁺），進而計算c（Ba²⁺）．

解答 解：在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開K₁，關閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應且二氧化硫有毒，會污染空氣，所以用NaOH吸收未反應的SO₂；C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應，打開K₂，關閉K₁，二氧化硫有毒，應該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫屬于酸性氧化物，且有還原性，所以可以堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫；
（1）裝置B的作用是吸收二氧化硫，二氧化硫具有還原性且是酸性氧化物，可以用堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫，NaOH具有堿性、酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，所以NaOH和酸性高錳酸鉀溶液都能吸收二氧化硫，則B中物質(zhì)是NaOH或酸性高錳酸鉀溶液；
Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強的還原性，酸性條件下不能存在，反應離子方程式為S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+H₂O+SO₂↑，
故答案為：AC；S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+H₂O+SO₂↑；
（2）向足量的新制氯水中滴加少量的Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，且溶液中有硫酸根離子生成，說明二者發(fā)生氧化還原反應，則氯氣被還原生成氯離子，離子方程式為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O=2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（3）判斷達到滴定終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴Na₂S₂O₃時，溶液藍色消失且半分鐘不變色；
4號使用的溶液體積與其它幾組相比偏差較大，所以舍去，使用溶液平均體積=$\frac{18.02+17.98+18.00}{3}$mL=0.018L；
由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O₇^2-，由元素守恒及已知方程式可得關系式：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{1}{3}$$\frac{6×1{0}^{-5}mol}{0.025L}$=0.0024mol/L，
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃時，溶液藍色消失且半分鐘不變色；0.0024mol/L．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高頻考點，涉及物質(zhì)制備、物質(zhì)的量的計算、離子方程式書寫、基本操作等知識點，明確實驗原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關鍵，注意（3）題計算時4號要舍去，為易錯點．