Question

8．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應(yīng)制得：Na₂SO₃+S═Na₂S₂O₃．常溫下溶液中析出晶體為Na₂S₂O₃•5H₂O．Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解；Na₂S₂O₃ 易溶于水，不溶于乙醇．在水中有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖1所示．

Ⅰ．現(xiàn)按如下方法制備Na₂S₂O₃•5H₂O：將硫化鈉和碳酸鈉按反應(yīng)要求比例一并放入三頸燒瓶中，注入150mL蒸餾水使其溶解，在分液漏斗中，注入濃鹽酸，在裝置2中加入亞硫酸鈉固體，并按上右圖安裝好裝置．
（1）儀器2的名稱為蒸餾燒瓶，裝置6中可放入CD．
A．BaCl₂溶液      B．濃H₂SO₄      C．酸性KMnO₄溶液      D．NaOH溶液
（2）打開分液漏斗活塞，注入濃鹽酸使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫氣體較均勻的通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，并用磁力攪拌器攪動并加熱，反應(yīng)原理為：
 ①Na₂CO₃+SO₂═Na₂SO₃+CO₂             ②Na₂S+SO₂+H₂O═Na₂SO₃+H₂S
③2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O                 ④Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃
隨著SO₂氣體的通入，看到溶液中有大量淺黃色固體析出，繼續(xù)通SO₂氣體，反應(yīng)約半小時．當(dāng)溶液中PH接近或不小于7時，即可停止通氣和加熱．溶液PH要控制不小于7的理由是：Na₂S₂O₃在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O（用文字和相關(guān)離子方程式表示）．
Ⅱ．分離Na₂S₂O₃•5H₂O并測定含量：

（3）為減少產(chǎn)品的損失，操作①為趁熱過濾，操作②是抽濾洗滌干燥，其中洗滌操作是用乙醇 （填試劑）作洗滌劑．
（4）蒸發(fā)濃縮濾液直至溶液呈微黃色渾濁為止，蒸發(fā)時為什么要控制溫度不宜過高溫度過高會導(dǎo)致析出的晶體分解．
（5）制得的粗晶體中往往含有少量雜質(zhì)．為了測定粗產(chǎn)品中Na₂S₂O₃•5H₂O的含量，一般采用在酸性條件下用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)液滴定的方法（假定粗產(chǎn)品中雜質(zhì)與酸性KMnO₄溶液不反應(yīng)）．稱取1.28g的粗樣品溶于水，用0.40mol/L KMnO₄溶液（加入適量硫酸酸化）滴定，當(dāng)溶液中S₂O₃^2-全部被氧化時，消耗KMnO₄溶液體積20.00mL．（5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O）  試回答：
①KMnO₄溶液置于酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中．
②滴定終點時的顏色變化：溶液剛由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色．
③產(chǎn)品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.9%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器2的構(gòu)造及使用方法寫出其名稱；根據(jù)裝置6在實驗中的作用選用試劑；
（2）根據(jù)酸性條件下硫代硫酸鈉與氫離子反應(yīng)生成二氧化硫和硫單質(zhì)分析；
（3）操作①的目的是分離出用于吸收有色雜質(zhì)的活性炭，則該操作為過濾，由于常溫下溶液中析出晶體Na₂S₂O₃•5H₂O，為了避免產(chǎn)品損失，需要趁熱過濾；Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇，為了減少損失，可以用乙醇為洗滌劑；
（4）根據(jù)“Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解”分析蒸發(fā)時要控制溫度不宜過高的原因；
（5）①酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能夠氧化堿式滴定管的橡膠管，只能使用酸式滴定管；
②反應(yīng)結(jié)束前溶液為無色，反應(yīng)結(jié)束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色；
③根據(jù)n=cV計算出1.28g樣品消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)根據(jù)反應(yīng)計算出樣品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式計算出產(chǎn)品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)圖示裝置可知，儀器2的名稱為蒸餾燒瓶；
裝置6是尾氣吸收裝置主要吸收二氧化硫污染性氣體，選項中酸性KMnO₄溶液具有氧化性，能氧化二氧化硫生成硫酸吸收，氫氧化鈉溶液和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，能吸收二氧化硫，而濃硫酸、氯化鋇與二氧化硫不反應(yīng)，不能吸收二氧化硫，所以CD正確，
故答案為：蒸餾燒瓶；CD；
（2）當(dāng)溶液pH＜7時，溶液顯示酸性，會發(fā)生反應(yīng)：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，所以Na₂S₂O₃在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，應(yīng)該時溶液的pH不小于7，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O；
（3）常溫下溶液中析出晶體為Na₂S₂O₃•5H₂O，Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，為了避免析出Na₂S₂O₃•5H₂O導(dǎo)致產(chǎn)率降低，所以操作①過濾出活性炭時需要趁熱過濾；洗滌晶體時為減少晶體損失，減少Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解，依據(jù)Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇的性質(zhì)選擇乙醇洗滌，且洗滌后乙醇易揮發(fā)，不引入新的雜質(zhì)，
故答案為：趁熱過濾；乙醇；
（4）由于Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸發(fā)時溫度過高會導(dǎo)致析出的晶體分解，降低了產(chǎn)率，
故答案為：溫度過高會導(dǎo)致析出的晶體分解；
（5）①由于酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化堿式滴定管的橡膠管，所以滴定過程中酸性高錳酸鉀溶液不能用堿式滴定管盛放，應(yīng)該用酸式滴定管，
故答案為：酸式；
②依據(jù)標(biāo)定的原理可知，反應(yīng)結(jié)束前溶液為無色，反應(yīng)結(jié)束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色，所以滴定終點的現(xiàn)象為：溶液剛由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：溶液剛由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內(nèi)不褪色； 
③20mL 0.40mol/L KMnO₄溶液中含有高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：n（KMnO₄）=0.40mol/L×0.02L=0.008mol，
根據(jù)反應(yīng)5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O可知，1.28g的粗樣品含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質(zhì)的量為：n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$×n（KMnO₄）=0.005mol，
產(chǎn)品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{248g/mol×0.005mol}{1.28g}$×100%=96.9%，
故答案為：96.9%．

點評 本題通過Na₂S₂O₃•5H₂O的制備，考查了物質(zhì)性質(zhì)實驗方案設(shè)計方法，為高考的高頻題，難度中等，正確理解題干信息明確制備原理為解答此類題的關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>