Question

用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加熱反應(yīng)可制Na₂S₂O₃。10 ℃和70 ℃時(shí)，Na₂S₂O₃在水中的溶解度分別為60.0 g和212 g。常溫下，從溶液中析出的晶體是Na₂S₂O₃·5H₂O。現(xiàn)取15.1 g Na₂SO₃溶于80.0 mL水中，另取5.00 g硫粉加到上述溶液中，用小火加熱，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾。濾液在100 ℃經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、冷卻至10 ℃后析出Na₂S₂O₃·5H₂O晶體。

（1）濾液中除Na₂S₂O₃和可能未反應(yīng)完全的Na₂SO₃外，最可能的雜質(zhì)是__________。它是由________________而產(chǎn)生的。如果濾液中該雜質(zhì)的含量不是很低，其檢測(cè)方法是________________________________。

（2）設(shè)Na₂SO₃跟硫粉完全反應(yīng)，將濾液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至70 ℃，溶液的體積約為30 mL，該溶液是否達(dá)到飽和？試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明。（70 ℃時(shí)，Na₂S₂O₃飽和溶液的密度為1.17 g·cm^-3）

(3)若要計(jì)算在100 ℃下將溶液蒸發(fā)至體積為30.0 mL，再冷卻至10 ℃所能得到的Na₂S₂O₃·5H₂O的質(zhì)量，你認(rèn)為_(kāi)_________（填寫(xiě)1個(gè)選項(xiàng)字母）。

A.前面提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠

B.還需要提供100 ℃時(shí)溶液的密度（1.14 g·cm^-3）

C.還需提供結(jié)晶后剩余溶液體積（10.0 mL）

(4)根據(jù)第（3）小題的選擇（如選A項(xiàng)則直接計(jì)算，如選B項(xiàng)或C項(xiàng)則可選用其數(shù)據(jù)計(jì)算），計(jì)算從10 ℃ 30.0 mL溶液中結(jié)晶析出的Na₂S₂O₃·5H₂O質(zhì)量。

Answer 1

（1）Na₂SO₄  Na₂SO₃被O₂氧化  在濾液中先加入足量鹽酸，過(guò)濾，再在濾液中加入適量BaCl₂溶液有沉淀  （2）未飽和  （3）B  （4）23.2 g

解析：(1)最可能的雜質(zhì)是Na₂SO₄，它是Na₂SO₃被O₂氧化生成的，檢測(cè)方法是：在濾液中先加入足量鹽酸，過(guò)濾，再在濾液中加入適量BaCl₂溶液有沉淀。

（2）根據(jù)Na₂SO₃+S====Na₂S₂O₃可求出生成的Na₂S₂O₃質(zhì)量（S過(guò)量）：

此為70 ℃時(shí)溶液中Na₂S₂O₃的質(zhì)量。若依70 ℃時(shí)溶解度能判斷出需水的量，但蒸發(fā)的水無(wú)法求出，因而不能直接判斷，只能用假設(shè)與驗(yàn)證的思想方法來(lái)判斷。

解法1：假設(shè)70 ℃時(shí)為飽和溶液，可計(jì)算出溶液應(yīng)有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再將其與飽和溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較。

解法2：假設(shè)70 ℃時(shí)為飽和溶液，可計(jì)算出溶液應(yīng)有的密度，再將其與飽和溶液的密度比較。

解法3：假設(shè)70 ℃時(shí)為飽和溶液，可以算出溶液應(yīng)有的體積，再將其與30 mL比較。

解法4：假設(shè)70 ℃時(shí)為飽和溶液，可計(jì)算出溶液中應(yīng)有的Na₂S₂O₃質(zhì)量，再將其與18.9 g比較。1.17 g·mL^-1×30 mL×=24 g＞18.9 g，所以尚未飽和。

解法5：假設(shè)70 ℃時(shí)為飽和溶液，可求出溶解度數(shù)值與212 g是否相等。

（3）如果要求10 ℃時(shí)30.0 mL溶液中析出的Na₂S₂O₃·5H₂O質(zhì)量，還需知道溶液中水的質(zhì)量，前面提供的數(shù)據(jù)無(wú)法求解，A項(xiàng)不能選。m(H₂O)=m_溶液-m(Na₂S₂O₃),m_溶液=V_溶液×ρ_溶液，可求出水的質(zhì)量，故選B項(xiàng)。結(jié)晶后的母液ρ不知，則無(wú)法求出母液質(zhì)量，因而也無(wú)法求母液中的Na₂S₂O₃質(zhì)量，C項(xiàng)不能選。

（4）利用第（3）小題中B項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算：設(shè)析出Na₂S₂O₃·5H₂O的質(zhì)量為x。

解得：x=23.2 g。