Question

12．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應(yīng)制得．已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）某研究小組設(shè)計了制備Na₂S₂O₃•5H₂O的裝置和部分操作步驟如下．
Ⅰ．打開K_l，并閉K₂，向圓底燒瓶中加人足量濃硫酸，加熱．
Ⅱ．C中的混合液被氣流攪動，反應(yīng)一段時間后，硫粉的量逐漸減少．當(dāng)C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應(yīng)．
Ⅲ．過濾C中的混合液．
Ⅳ．將濾液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．
①Ⅰ中，圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②Ⅱ中“停止C中的反應(yīng)”的操作是打開K₂，關(guān)閉K₁．
③Ⅳ中將濾液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、烘干，得到產(chǎn)品．Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解度隨溫度升高顯著增大，所得產(chǎn)品通過重結(jié)晶方法提純．
④裝置B的作用是在C中的反應(yīng)停止后吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂防止空氣污染．
（2）依據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可用I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液測定產(chǎn)品的純度．取5.5g產(chǎn)品，配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液為指示劑，用濃度為0.050mol•L^-1I₂的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如下表所示．

編號	1	2	3	4
溶液的體積/mL	10.00	10.00	10.00	10.00
消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL	19.99	19.98	17.13	20.03

①判斷達(dá)到滴定終點的現(xiàn)象是加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變．
②Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是90.2%（Na₂S₂O₃•5H₂O的式量為248，計算結(jié)果保留1位小數(shù)）．

Answer 1

分析 在加熱條件下，銅和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫，所以A中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；打開K₁，關(guān)閉K₂，在C中Na₂CO₃和S、SO₂反應(yīng)生成Na₂S₂O₃，Na₂S₂O₃溶液具有弱堿性和較強(qiáng)的還原性，所以酸性條件下不能存在，二氧化硫不能完全反應(yīng)且二氧化硫有毒，會污染空氣，所以用NaOH吸收未反應(yīng)的SO₂；C中溶液的pH接近7時即停止C中的反應(yīng)，打開K₂，關(guān)閉K₁，二氧化硫有毒，應(yīng)該用B中溶液吸收二氧化硫，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，且有還原性，所以可以堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)吸收二氧化硫，
（1）①A裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫與水；
②不足通入二氧化硫，可以停止C中反應(yīng)，用B裝置吸收A中多余的二氧化硫；
③Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解度隨溫度升高顯著增大，產(chǎn)品通過重結(jié)晶方法提純；
④吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂防止空氣污染；
（2）①Na₂S₂O₃反應(yīng)完畢，再加入碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，碘與淀粉變藍(lán)色；
②第3次實驗消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與其它3次相差比較大，應(yīng)舍棄，1、2、4次實驗的標(biāo)準(zhǔn)液平均值為消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積，由方程式可知n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），進(jìn)而計算Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①A裝置制備二氧化硫，Cu與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫與水，反應(yīng)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②不足通入二氧化硫，可以停止C中反應(yīng)，用B裝置吸收A中多余的二氧化硫，Ⅱ中“停止C中的反應(yīng)”的操作是：打開K₂，關(guān)閉K₁，
故答案為：打開K₂，關(guān)閉K₁；
③Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解度隨溫度升高顯著增大，產(chǎn)品通過重結(jié)晶方法提純，
故答案為：重結(jié)晶；
④二氧化硫會污染空氣，裝置B的作用是：在C中的反應(yīng)停止后吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂防止空氣污染，
故答案為：在C中的反應(yīng)停止后吸收A中產(chǎn)生的多余SO₂防止空氣污染；
（2）①加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變，說明Na₂S₂O₃反應(yīng)完畢，滴定到達(dá)終點，
故答案為：加入最后一滴I₂標(biāo)準(zhǔn)溶液后，溶液變藍(lán)，且半分鐘內(nèi)顏色不改變；
②第3次實驗消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與其它3次相差比較大，應(yīng)舍棄，1、2、4次實驗的標(biāo)準(zhǔn)液平均值為消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積，即消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為$\frac{（19.99+19.98+20.03）mL}{3}$=20mL，由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可知5.5g樣品中n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=2n（I₂）=2×0.02L×0.05mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$=0.02mol，則m（Na₂S₂O₃•5H₂O）=0.02mol×248g/mol=4.96g，則Na₂S₂O₃•5H₂O在產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.96g}{5.5g}$×100%=90.2%，
故答案為：90.2%．

點評 本題考查制備實驗方案設(shè)計，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生的分析、實驗和計算能力，涉及物質(zhì)制備、物質(zhì)的量的計算、離子方程式書寫、基本操作等知識點，明確實驗原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難度中等．