Question

【題目】硫代硫酸鈉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Na2S2O35H2O。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150 mL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_____________，裝置6中可放入_____________。

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(dòng)并加熱，反應(yīng)原理為：

①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 ② Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S

③2H2S+SO2=3S↓+2H2O ④ Na2SO3+SNa2S2O3

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)通入SO2氣體，反應(yīng)約半小時(shí)。當(dāng)溶液中pH接近或不小于7時(shí)，即可停止通氣和加熱。溶液pH要控制不小于7的理由是：_____________(用文字和相關(guān)離子方程式表示)。

Ⅱ．分離Na2S2O3·5H2O 并測(cè)定含量：

(3)從熱的反應(yīng)混合液中獲得 Na2S2O3·5H2O粗晶體，需經(jīng)過下列實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)選擇正確的選項(xiàng)：熱的反應(yīng)混合液→活性炭脫色并保溫→________→________→________→________→獲得Na2S2O3·5H2O粗晶體。

a．用冰水浴冷卻結(jié)晶，抽濾； b．用少量水洗滌晶體、烘干；

c．80℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液表面出現(xiàn)晶膜； d．用乙醇洗滌晶體、晾干；

e．45℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液呈微黃色渾濁； f．趁熱過濾。

(4)制得的粗晶體中往往含有少量雜質(zhì)。為了測(cè)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1.280 g的粗樣品溶于水，用 0.4000 mol/LKMnO4溶液(加入適量硫酸酸化)滴定，當(dāng)溶液中S2O32-全部被氧化時(shí)，消耗 KMnO4溶液體積20.00 mL。 試回答：

①對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是_____。

A.用電子天平稱量粗樣品時(shí)，若電子天平未進(jìn)行調(diào)平，則純度偏高

B.裝 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液的酸式滴定管洗滌后若未潤(rùn)洗，則純度偏高

C.滴定至錐形瓶?jī)?nèi)溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色立即進(jìn)行讀數(shù)，則純度偏高

D.滴定時(shí)若滴定速度過慢或搖晃錐形瓶過于劇烈，則純度偏高

②產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____________。

Answer 1

【答案】蒸餾燒瓶 CD Na2S2O3在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O f e a d B 96.9%

【解析】

I．在蒸餾燒瓶中濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，在三頸燒瓶中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應(yīng)生成硫代硫酸鈉，Na2S2O3在酸性環(huán)境中不穩(wěn)定，容易分解得到S與二氧化硫，二氧化硫不易過量，碳酸鈉可以反應(yīng)掉氫離子，防止溶液呈酸性，尾氣中有未反應(yīng)的二氧化硫，在裝置⑥中用氫氧化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液等吸收；

II．(3)根據(jù)流程圖，及Na2S2O3·5H2O于 40～45℃熔化，48℃分解，分析判斷操作步驟的先后順序；

(4)①根據(jù)滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積大小判斷實(shí)驗(yàn)誤差；

②根據(jù)n=cV計(jì)算出樣品消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)計(jì)算出樣品中含有Na2S2O35H2O的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算出產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

I． (1)儀器2的名稱為蒸餾燒瓶；裝置6吸收未反應(yīng)的SO2，防止污染空氣，SO2具有還原性，可以被酸性KMnO4溶液氧化；SO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應(yīng)，不能被BaCl2溶液、濃H2SO4吸收，故合理選項(xiàng)是CD；

(2)當(dāng)溶液pH<7時(shí)，溶液顯示酸性，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O，所以Na2S2O3在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，應(yīng)該使溶液的pH不小于7，

Ⅱ．(3)熱的反應(yīng)混合液→活性炭脫色并保溫→常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O，為了避免析出Na2S2O35H2O導(dǎo)致產(chǎn)率降低，所以要趁熱過濾，Na2S2O35H2O于40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸發(fā)時(shí)溫度過高會(huì)導(dǎo)致析出的晶體分解，降低了產(chǎn)率，應(yīng)該45℃蒸發(fā)濃縮濾液至溶液呈微黃色渾濁，再用冰水浴冷卻結(jié)晶，抽濾；結(jié)合Na2S2O3易溶于水，不溶于乙醇的性質(zhì)最后選擇乙醇洗滌，且洗滌后乙醇易揮發(fā)，不引入新的雜質(zhì)， 故操作先后順序用字母表示為：f、e、a、d；

(4)①A. 用電子天平稱量粗樣品時(shí)，若電子天平未進(jìn)行調(diào)平，則樣品質(zhì)量偏大，而含有的Na2S2O35H2O質(zhì)量不變，最后導(dǎo)致測(cè)定的物質(zhì)純度偏低，A錯(cuò)誤；

B. 裝KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液的酸式滴定管洗滌后若未潤(rùn)洗，會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)溶液被稀釋而濃度降低，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大，以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的Na2S2O35H2O含量偏多，使物質(zhì)純度偏高，B正確；

C. 滴定至錐形瓶?jī)?nèi)溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色立即進(jìn)行讀數(shù)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏少，計(jì)算的Na2S2O35H2O的質(zhì)量就偏少，則物質(zhì)純度偏低，C錯(cuò)誤；

D. 滴定時(shí)若滴定速度過慢會(huì)使樣品被氧化或搖晃錐形瓶過于劇烈，導(dǎo)致溶液逸出，會(huì)使消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏少，以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的物質(zhì)純度偏低，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是B；

②20.00 mL 0.4000 mol/LKMnO4溶液中含有高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：n(KMnO4)=0.4000 mol/L×0.02 L=0.0080 mol，根據(jù)反應(yīng)：5S2O32-+8MnO4-+14H+=8Mn2++10SO42-+7H2O，可知1.280 g的粗樣品含有Na2S2O35H2O的物質(zhì)的量為：n(Na2S2O35H2O)=n(S2O32-)= n(KMnO4)=×0.0080 mol=0.0050 mol，產(chǎn)品中Na2S2O35H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=96.9%。