Question

【題目】硫代硫酸鈉(Na2S2O3)是重要的化工原料，可用作分析試劑及鞣革的還原劑，易溶于水，受熱、遇酸易分解。Na2S2O3·5H2O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3·5H2O，某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示裝置(加熱裝置及部分夾持裝置已略去)模擬其生產(chǎn)過程并探究其化學(xué)性質(zhì)。

燒瓶C中發(fā)生如下反應(yīng)：

Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq) ①

2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ②

S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) ③

Ⅰ.制備Na2S2O3·5H2O

(1)加入藥品之前須進(jìn)行的操作是_________；裝置D的作用是______________；裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率，其中的試劑最好選用________(填字母)。

A.蒸餾水　　　　　　　 B.飽和Na2SO3溶液

C.飽和NaHSO3溶液 D.飽和NaHCO3溶液

(2)為保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的SO2不能過量，原因是_________；所制得的粗產(chǎn)品可以通過________方法進(jìn)一步提純得到純Na2S2O3·5H2O。

Ⅱ.測定產(chǎn)品純度

準(zhǔn)確稱取w g產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.10 mol·L－1I2的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。反應(yīng)原理為2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。

(3)滴定至終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象：______________。滴定起始和終點(diǎn)時(shí)I2的標(biāo)準(zhǔn)溶液液面位置如圖所示，則消耗I2的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為________mL。產(chǎn)品的純度為________(設(shè)Na2S2O3·5H2O的相對分子質(zhì)量為M，列出用M、w表示的表達(dá)式)。

Ⅲ.探究Na2S2O3的部分化學(xué)性質(zhì)

(4)（提出假設(shè)）　

假設(shè)一：Na2S2O3與Na2SO4的結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)也應(yīng)該相似，因此，室溫時(shí)Na2S2O3溶液的pH=7。

假設(shè)二：從S的化合價(jià)推測Na2S2O3具有較強(qiáng)的還原性。

（驗(yàn)證假設(shè)）　配制適量Na2S2O3溶液，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請將實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充完整。

	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)結(jié)論 或現(xiàn)象	現(xiàn)象解釋(用離子 方程式表示)
假設(shè)一	________	溶液pH=8	________
假設(shè)二	向溴水中 滴入適量 Na2S2O3 溶液	溴水褪色	________

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：________________________________________。

Ⅳ.Na2S2O3的應(yīng)用

(5)Na2S2O3的商品名為“海波”，俗稱“大蘇打”，化學(xué)上常用于滴定實(shí)驗(yàn)。為測定某K2Cr2O7溶液的濃度，研究小組的同學(xué)準(zhǔn)確量取10.00 mL K2Cr2O7溶液于錐形瓶中，加入過量KI固體和適量稀H2SO4，滴加幾滴指示劑，用0.10 mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)后，測得平均消耗Na2S2O3溶液的體積為30.00 mL，則c(K2Cr2O7)=________mol·L－1。(已知：Cr2O72-+6I-+14H＋=2Cr3++3I2+7H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)

Ⅴ.探究與反思

(6)為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4，該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案，請將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

取適量產(chǎn)品配成稀溶液，___________________(所需試劑從BaCl2溶液、稀HNO3、稀H2SO4、稀鹽酸、蒸餾水中選擇)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 防止倒吸 C 若SO2過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解，產(chǎn)率降低 重結(jié)晶 溶液由無色變藍(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色 18.10 % 用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液點(diǎn)在pH試紙中部，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照(或用pH計(jì)測量Na2S2O3溶液的pH) S2O32-+H2OHS2O3-+OH- S2O32-+4Br2+5H2O=2SO42-+8Br-+10H+ Na2S2O3溶液呈堿性，且具有還原性(或假設(shè)一不成立，假設(shè)二成立) 0.05 滴加足量BaCl2溶液有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀部分溶解，并產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4

【解析】

(1)有氣體參加的反應(yīng)，組裝好儀器，應(yīng)該先檢查氣密性，裝置D可以防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生，裝置B觀察SO2的生成速率，試劑不能溶解、反應(yīng)消耗SO2；

(2)根據(jù)SO2的水溶液顯酸性對硫代硫酸鈉的存在的影響分析；利用Na2S2O3·5H2O的溶解度受溫度的影響變化較大分析提純方法；

(3)利用Na2S2O3與I2反應(yīng)產(chǎn)生I-，及過量的I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色判斷滴定終點(diǎn)，根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系計(jì)算Na2S2O3的物質(zhì)的量及質(zhì)量，進(jìn)而可得其純度；

(4)根據(jù)測定溶液pH方法確定實(shí)驗(yàn)操作，利用鹽的水解規(guī)律分析溶液pH大��；

利用Br2具有氧化性，Na2S2O3具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)分析判斷；

(5)根據(jù)反應(yīng)方程式，找到Na2S2O3與K2Cr2O7的關(guān)系式，然后計(jì)算；

(6)利用BaSO4不溶于水，也不溶于酸，而BaSO3不溶于水，卻能溶于酸，反應(yīng)放出SO2分析。

(1)組裝好儀器，在加入藥品前應(yīng)先檢查裝置的氣密性；裝置D為安全瓶，可以防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生；裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率，則所選試劑應(yīng)不與SO2反應(yīng)，且SO2在其中的溶解度較小，最好選用飽和NaHSO3溶液，故合理選項(xiàng)是C；

(2)由題意可知硫代硫酸鈉受熱、遇酸易分解，若SO2過量，SO2溶于水復(fù)原產(chǎn)生H2SO3，使溶液顯酸性，導(dǎo)致硫代硫酸鈉分解，使物質(zhì)產(chǎn)率降低；Na2S2O3·5H2O的溶解度受溫度的影響變化較大，所以通常采用重結(jié)晶的方法提純該晶體產(chǎn)物。

(3)Na2S2O3與I2反應(yīng)產(chǎn)生I-，因此當(dāng)Na2S2O3反應(yīng)完全，過量的I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{(lán)色。故滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液顏色的變化是由無色變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色。根據(jù)滴定起始和終點(diǎn)的液面位置圖可知反應(yīng)消耗I2的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為18.10 mL。n(I2)=0.10 mol/L×0.01810L=1.81×10-3mol；根據(jù)2S2O32-+I2=S4O62-+2I-中關(guān)系式2S2O32-～I2可知n(Na2S2O3)=2×1.81×10-3mol=3.62×10-3mol，所以產(chǎn)品的純度為×100%=%。

(4)假設(shè)一的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是溶液的pH=8，則實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y定溶液的pH，具體操作是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液點(diǎn)在pH試紙中部，半分鐘后將試紙顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，即得該溶液的pH大小。Na2S2O3是強(qiáng)堿弱酸鹽，在溶液中S2O32-發(fā)生水解作用，消耗水電離產(chǎn)生的H+，使水的電離平衡正向移動(dòng)，最終當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，溶液中c(OH-)>c(H+)，所以溶液呈堿性，水解反應(yīng)的離子方程式是S2O32-+H2OHS2O3-+OH-。假設(shè)二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溴水褪色，證明Na2S2O3有還原性，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是S2O32-+4Br2+5H2O=2SO42-+8Br-+10H+，使溶液褪色，故實(shí)驗(yàn)結(jié)論是Na2S2O3溶液呈堿性，且Na2S2O3具有還原性。

(5)根據(jù)所給離子方程式Cr2O72-+6I-+14H＋=2Cr3++3I2+7H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-可得對應(yīng)關(guān)系式K2Cr2O7～6Na2S2O3，則c(K2Cr2O7)=×n(Na2S2O3)÷V=×0.10mol/L×0.03 L÷0.01 L=0.05mol/L。

(6)題干中給出Na2S2O3稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。則可取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成。經(jīng)過濾并用蒸餾水洗滌沉淀后，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若固體部分溶解，產(chǎn)生無色有刺激性氣味的氣體，就證明產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。