Question

8．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗稱“海波”，又名“大蘇打”，在紡織工業(yè)中用于棉織品漂白后的脫氯劑、染毛織物的硫染劑、靛藍(lán)染料的防白劑、紙漿脫氯劑、醫(yī)藥工業(yè)中用作洗滌劑、消毒劑和褪色劑等，它易溶于水，難溶于乙醇，加熱易分解，具有較強(qiáng)的還原性和配位能力．它是沖洗照相底片的定影劑，棉織物漂白后的脫氯劑，定量分析中的還原劑．工業(yè)上常用亞硫酸鈉法、硫化堿法等制備．
（1）某實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)硫化堿制取（2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂）硫代硫酸鈉，其反應(yīng)裝置及所需試劑如圖（c）：a的裝置名稱蒸餾燒瓶，裝置C的作用吸收反應(yīng)生成的CO₂和多余的SO₂，防止污染空氣
（2）工業(yè)上還可以用亞硫酸鈉法（亞硫酸鈉和硫粉通過(guò)化合反應(yīng)）制得，裝置如圖（a）所示．
已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖（b）所示．
①Na₂S₂O₃•5H₂O的制備：
步驟1：如圖連接好裝置后，檢查A、C裝置氣密性的操作是關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說(shuō)明氣密性良好．
步驟2：加入藥品，打開(kāi)K₁、關(guān)閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸并加熱．寫(xiě)出燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．裝置B、D的作用是吸收SO₂，防止污染．
步驟3：C中混合液被氣流攪動(dòng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，硫粉的量逐漸減少．當(dāng)C中溶液的pH接近7時(shí)，打開(kāi)K2、關(guān)閉K1并停止加熱；C中溶液要控制pH的理由是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．
步驟4：過(guò)濾C中的混合液，將濾液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．
②Na₂S₂O₃性質(zhì)的檢驗(yàn)：
向足量的新制氯水中滴加Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，再向溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，據(jù)此認(rèn)為Na₂S₂O₃具有還原性．該方案是否正確并說(shuō)明理由不正確，因?yàn)槁人�中含有Cl^-．
③常用Na₂S₂O₃溶液測(cè)定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當(dāng)?shù)乃岫燃尤胱懔縆₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過(guò)濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解，此時(shí)CrO₄^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-；再加過(guò)量KI溶液，充分反應(yīng)后，加入淀粉溶液作指示劑，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定，反應(yīng)完全時(shí)，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反應(yīng)的離子方程式為：
a．Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；      b．I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
則該廢水中Ba²⁺的物質(zhì)的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖可知a的裝置名稱；裝置A是制取SO₂的裝置，在反應(yīng)過(guò)程中生成的CO₂和多余的SO₂會(huì)從三頸燒瓶中逸出，所以裝置C是尾氣處理裝置；
（2）①步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質(zhì)，檢驗(yàn)裝置氣密性；
步驟2：銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；二氧化硫不能排放到空氣中，應(yīng)有尾氣處理裝置；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定，應(yīng)控制溶液為弱堿性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品；
②氯水中氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，氯水中一定有氯離子；
③由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關(guān)系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，結(jié)合消耗的Na₂S₂O₃利用關(guān)系式計(jì)算溶液中n（Ba²⁺），進(jìn)而計(jì)算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）由圖可知a的裝置名稱為蒸餾燒瓶；裝置A是制取SO₂的裝置，在反應(yīng)過(guò)程中生成的CO₂和多余的SO₂會(huì)從三頸燒瓶中逸出，所以裝置C是尾氣處理裝置，
故答案為：蒸餾燒瓶；吸收反應(yīng)生成的CO₂和多余的SO₂，防止污染空氣；
（2）①步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質(zhì)，檢驗(yàn)裝置氣密性，具體操作為：關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說(shuō)明氣密性良好，
故答案為：關(guān)閉K₂打開(kāi)K₁，在D中加水淹沒(méi)導(dǎo)管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導(dǎo)管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說(shuō)明氣密性良好；
步驟2：銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；SO₂是大氣污染物，需要尾氣處理，則裝置B、D中應(yīng)盛放氫氧化鈉溶液，用來(lái)吸收SO₂，防止污染環(huán)境；Na₂S₂O₃•5H₂O受熱易分解，所需冷卻結(jié)晶，所以從濾液中獲取Na₂S₂O₃•5H₂O需蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶等操作，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；吸收SO₂，防止污染；
步驟3：步驟3：由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，碳酸鈉的作用是起反應(yīng)物作用及提供堿性環(huán)境，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；
②因?yàn)槁人�中氯氣和水反�?yīng)生成鹽酸和次氯酸，氯水中一定有氯離子，所以加入硝酸銀生成沉淀，不能證明因Na₂S₂O₃具有還原性，氯離子是氯氣做氧化劑生成的，
故答案為：不正確，因?yàn)槁人�中含有Cl^-；
③由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關(guān)系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，消耗的Na₂S₂O₃為0.018L×0.01mol/L，則n（Ba²⁺）=0.018L×0.01mol/L×$\frac{1}{3}$=0.00006mol，故溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{0.00006mol}{0.025L}$=0.0024mol/L，
故答案為：0.0024mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)硫代硫酸鈉的知識(shí)，理解工藝流程，掌握實(shí)驗(yàn)操作與設(shè)計(jì)及物質(zhì)性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．