Question

4．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）是一種重要的化工產(chǎn)品．某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）．

Ⅰ【查閱資料】
（1）硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定，受熱、遇酸易分解．
（2）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．
（3）向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃（反應方程式為：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂），所得產(chǎn)品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
Ⅱ【制備產(chǎn)品】實驗裝置如圖甲所示：
請回答下列問題：
（1）實驗步驟：檢查裝置氣密性后，向三頸瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再將分液漏斗a中液體滴加到燒瓶b中加熱發(fā)生反應產(chǎn)生SO₂，請寫出b中發(fā)生反應的化學方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．待Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，結(jié)束反應．過濾c中的混合物，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（填寫操作名稱）、過濾、洗滌、干燥、得到產(chǎn)品．
（2）裝置A用于處理尾氣，可選用的最合理裝置（圖乙）（夾持儀器已略去）為d（填序號）．
（3）為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量，實驗中通入的SO₂不能過量，原因是若SO₂過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物會分解．
Ⅲ【測定產(chǎn)品純度】
準確稱取W g產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.100 0mol•L^-1碘的標準溶液滴定．
反應原理為2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-（忽略Na₂SO₃與I₂反應）
（4）滴定至終點時，溶液顏色的變化：由無色變藍色．
（5）滴定起始點和終點的液面位置如圖丙，則產(chǎn)品的純度為（設Na₂SO₃•5H₂O的相對分子質(zhì)量為M$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%
Ⅳ【探究與反思】
（6）為驗證產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，該小組設計了以下實驗方案，請將方案補充完整．
（所需試劑從稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀鹽酸、蒸餾水中選擇）
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，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可以確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）將分液漏斗a中液體滴加到燒瓶b中加熱發(fā)生反應產(chǎn)生SO₂，可以是銅和濃硫酸加熱反應生成二氧化硫氣體，或亞硫酸鈉和濃硫酸反應生成二氧化硫，濾液中得到溶質(zhì)固體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到固體；
（2）裝置A用于處理尾氣，吸收未反應的二氧化硫，應防止倒吸，且不能處于完全密閉環(huán)境中；
（3）硫代硫酸鈉遇酸易分解，若通入的SO₂過量，則溶液顯酸性，硫代硫酸鈉會分解；
（4）Na₂S₂O₃反應完畢，加入最后一滴碘的標準液遇淀粉變藍色；
（5）起始、終點時標準液讀數(shù)之差消耗標準液的體積；根據(jù)方程式計算Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算其質(zhì)量，進而計算產(chǎn)品的純度；
（6）根據(jù)：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；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl；硝酸、硫酸、鹽酸等性質(zhì)比較可知．

解答 解：（1）實驗步驟：檢查裝置氣密性后，向三頸瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再將分液漏斗a中液體滴加到燒瓶b中加熱發(fā)生反應產(chǎn)生SO₂，可以是銅和濃硫酸加熱反應生成二氧化硫氣體，或亞硫酸鈉和濃硫酸反應生成二氧化硫，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，濾液中得到溶質(zhì)固體的方法是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到固體，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；    
（2）a．裝置應將導管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但為密閉環(huán)境，裝置內(nèi)壓強增大易產(chǎn)生安全事故，故錯誤；
b．該裝置吸收二氧化硫能力較差，且為密閉環(huán)境，裝置內(nèi)壓強增大易產(chǎn)生安全事故，故錯誤；
c．該裝置不能吸收二氧化硫，所以無法實現(xiàn)實驗目的，故錯誤；
d．該裝置中氫氧化鈉與二氧化硫反應，可以吸收，且防止倒吸，故正確；
故答案為：d；
（3）硫代硫酸鈉遇酸易分解，若通入的SO₂過量，則溶液顯酸性，硫代硫酸鈉會分解，
故答案為：若通入的SO₂過量，則溶液顯酸性，硫代硫酸鈉會分解；
（4）Na₂S₂O₃反應完畢，加入最后一滴碘的標準液遇淀粉變藍色，滴定至終點時，溶液顏色的變化是：溶液由無色變?yōu)樗{色，
故答案為：溶液由無色變?yōu)樗{色；
（5）由圖可知，開始液面讀數(shù)為0.00mL，滴定終點液面讀數(shù)為18.10mL，則消耗標準液的體積為18.10mL，
由2S₂O₃^2-+I₂=S₂O₃^2-+2I^-可知
n（Na₂S₂O₃）=2n（I₂）=2×18.10×10^-3L×0.1mol/L=）=3.62×10^-3mol，
故樣品的純度為$\frac{3.62×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{Wg}$×100%=$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%，
故答案為：$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%；
（6）根據(jù)：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；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃難溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄難溶于水，難溶于稀HCl，以及硝酸具有強氧化性、加入硫酸會引入硫酸根離子可知，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，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可以確定產(chǎn)品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，
故答案為：過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸．

點評 本題考查實驗制備方案、物質(zhì)含量的測定，明確原理是解題關鍵，注意對題目信息的提取應用，是對學生綜合能力的考查，難度中等．