Question

硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)俗稱大蘇打，照相業(yè)中用作定影劑。Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中與酸反應(yīng)有單質(zhì)硫和SO₂生成。

（1）Na₂S₂O₃溶液與稀硫酸混合反應(yīng)可用于探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，完成有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(已知各溶液體積均為5 mL)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	c(Na2S2O3)/ mol·L－1	c(H2SO4)/ mol·L－1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
①	298	0.1	0.1	實(shí)驗(yàn)①和②探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)①、③和④探究反應(yīng)物濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響
②	308
③		0.2
④		0.1

 

（2）Na₂S₂O₃還具有很強(qiáng)的還原性，Na₂S₂O₃溶液與足量氯水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

________                                      (提示：S元素被氧化為SO)。

（3）現(xiàn)有一瓶Na₂S₂O₃固體，可能含有Na₂SO₄固體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選試劑： 1 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 HNO₃、1 mol·L^－1 HCl、1 mol·L^－1 NaOH、0.1 mol·L^－1 BaCl₂、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、蒸餾水。

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解
步驟2：
步驟3：

 

Answer 1

【答案】

（16分）

(1) 表格內(nèi)每空1分，共6分

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	c(Na2S2O3)/mol·L－1	c(H2SO4)/mol·L－1
①
②		0.1	0.1
③	298		0.1
④	298		0.2(不填0.1的均給分)

 

（2）Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O =Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄(2分，未配平給1分)

（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=2NaCl+6HCl+2H₂SO₄)

（3）

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解
步驟2：向試管中加入過量1 mol·L－1 HCl溶液，充分振蕩，靜置(2分)	有淡黃色沉淀生成(2分)
步驟3：取上層清液于另一試管中，滴加少量0.1 mol·L－1BaCl2溶液(2分)	有白色沉淀生成，證明固體中混有Na2SO4(2分) [或無(wú)白色沉淀生成，證明固體中無(wú)Na2SO4]

 

步驟2：步驟與現(xiàn)象、結(jié)論不株連。未寫“過量”扣1分；缺少“充分振蕩”扣一分。現(xiàn)象和結(jié)論中：刺激性氣味氣體或氣泡產(chǎn)生可給分。

步驟3：無(wú)“少量”不扣分，將BaCl₂寫成Ba(NO₃)₂的不得分，不株連現(xiàn)象和結(jié)論

【解析】

試題分析：（1）設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須其他變量保持不變，只有一個(gè)變量；依題意可知，①與②的目的是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，因此兩種反應(yīng)物的起始濃度應(yīng)保持不變，都是0.1mol/L；①與③的目的是探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則溫度都是298K、硫酸的初始濃度都是0.1mol/L；①與④的目的是探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則溫度都是298K、硫代硫酸鈉的初始濃度都是0.1mol/L，硫酸的初始濃度變?yōu)?.2mol/L或其它合理的答案；（2）書寫陌生的氧化還原反應(yīng)時(shí)，先確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，再確定化合價(jià)升降數(shù)目，然后根據(jù)最小公倍數(shù)法確定氧化劑和還原劑的系數(shù)，最后用觀察法配平其它物質(zhì)的系數(shù)；綜上所述，該反應(yīng)為Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O === Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O === 2NaCl+6HCl+2H₂SO₄；（3）硫酸鈉常用硫酸根離子的沉淀法檢驗(yàn)，但是Na₂S₂O₃也能與氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀，干擾硫酸鈉的檢驗(yàn)，所以需要先除去樣品中的Na₂S₂O₃；由于Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中與酸反應(yīng)有單質(zhì)硫和SO₂生成，加硫酸會(huì)引入硫酸根離子，硝酸能將硫代硫酸根離子氧化為硫酸根離子，干擾硫酸根離子的檢驗(yàn)，因此步驟2中只能加入過量1 mol·L^－1 HCl溶液，充分振蕩，靜置，有淡黃色沉淀生成或產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，說(shuō)明Na₂S₂O₃已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為NaCl、單質(zhì)硫和SO₂；除去硫代硫酸根離子之后，取上層清液于另一試管中，滴加少量0.1 mol·L^－1BaCl₂溶液，振蕩，有白色沉淀生成，證明固體中混有Na₂SO₄[或無(wú)白色沉淀生成，證明固體中無(wú)Na₂SO₄]。

考點(diǎn)：考查探究實(shí)驗(yàn)，涉及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫和配平、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)硫酸鈉的存在、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案除去硫酸鈉中的硫代硫酸鈉等。