Question

【題目】硫代硫酸鈉(Na2S2O3)是重要的化工原料，易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在酸性溶液中分解產(chǎn)生S、SO2。

Ⅰ. Na2S2O3的制備。工業(yè)上可用反應：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3 +CO2制得，實驗室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。

(1)b中反應的離子方程式為________，c中試劑為_________。

(2)反應開始后，c中先有渾濁產(chǎn)生，后又變澄清。此渾濁物是_______。

(3)實驗中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有___________(寫出兩條)。

(4)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_______。

(5)制備得到的Na2S2O3中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì)。設(shè)計實驗，檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4：___________________________________。

Ⅱ. 探究Na2S2O3與金屬陽離子的氧化還原反應。

資料：ⅰ．Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)

ⅱ．Ag2S2O3為白色沉淀，Ag2S2O3可溶于過量的S2O32-

裝置	編號	試劑X	實驗現(xiàn)象
	①	Fe(NO3)3溶液	混合后溶液先變成紫黑色, 30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色
	②	AgNO3溶液	先生成白色絮狀沉淀，振蕩后，沉淀溶解，得到無色溶液

(6)根據(jù)實驗①的現(xiàn)象，初步判斷最終Fe3+被S2O32-還原為Fe2+，通過____(填操作、試劑和現(xiàn)象)，進一步證實生成了Fe2+。從化學反應速率和平衡的角度解釋實驗Ⅰ的現(xiàn)象：____。

(7)同濃度氧化性：Ag+ > Fe3+。實驗②中Ag+未發(fā)生氧化還原反應的原因是____。

(8)進一步探究Ag+和S2O32-反應。

裝置	編號	試劑X	實驗現(xiàn)象
	③	AgNO3溶液	先生成白色絮狀沉淀，沉淀很快變?yōu)辄S色、棕色，最后為黑色沉淀。

實驗③中白色絮狀沉淀最后變?yōu)楹谏�沉�?/span>(Ag2S)的化學方程式如下，填入合適的物質(zhì)和系數(shù)：Ag2S2O3+_____ =Ag2S+_____

(9)根據(jù)以上實驗，Na2S2O3與金屬陽離子發(fā)生氧化還原反應和____有關(guān)(寫出兩條)。

Answer 1

【答案】SO32-+2H+= H2O +SO2↑;或HSO3－+H+=SO2↑+H2O 硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液 硫 控制反應溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速度(或調(diào)節(jié)酸的濃度等) 若SO2過量，溶液顯酸性，產(chǎn)物分解 取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層溶液(或過濾，取濾液)，滴加BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(zhì) 加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍色沉淀 生成紫色配合物的反應速率快，氧化還原反應速率慢；Fe3+與S2O32氧化還原反應的程度大，Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移，最終溶液幾乎無色 Ag+與S2O32生成穩(wěn)定的配合物，濃度降低，Ag+的氧化性和S2O32的還原性減弱 H2O H2SO4 陽離子、用量等

【解析】

Ⅰ.第一個裝置為二氧化硫的制取裝置，制取二氧化硫的原料為：亞硫酸鈉和70%的濃硫酸；c裝置為Na2S2O3的生成裝置；d裝置為尾氣吸收裝置，吸收二氧化硫和硫化氫等酸性氣體，結(jié)合問題分析解答；

Ⅱ.(6)利用鐵氰化鉀溶液檢驗反應后的溶液中含有Fe2+；根據(jù)外界條件對反應速率和平衡的影響分析解答；

(7)實驗②滴加AgNO3溶液，先生成白色絮狀沉淀，振蕩后，沉淀溶解，得到無色溶液，說明溶液中Ag+較低，減少了發(fā)生氧化還原反應的可能；

(8)Ag2S2O3中S元素化合價為+2價，生成的Ag2S中S元素化合價為-2價，是還原產(chǎn)物，則未知產(chǎn)物應是氧化產(chǎn)物，結(jié)合電子守恒、原子守恒分析即可；

(9)結(jié)合實驗①、②、③從陽離子的氧化性、離子濃度等方面分析。

Ⅰ. (1)第一個裝置為二氧化硫的制取裝置，制取二氧化硫的原料為：亞硫酸鈉和70%的濃硫酸，反應的離子方程式為：SO32-+2H+=SO2↑+H2O，c裝置為Na2S2O3的生成裝置，根據(jù)反應原理可知c中的試劑為：硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液；

(2)反應開始時發(fā)生的反應為：Na2S+SO2+H2O=H2S+Na2SO3，SO2+2H2S=3S↓+2H2O，故該渾濁物是S；

(3)通過控制反應的溫度或硫酸的滴加速度可以控制SO2生成速率；

(4)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；

(5)檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4的方法是取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層溶液(或過濾，取濾液)，滴加BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(zhì)。

Ⅱ.(6)實驗①的現(xiàn)象是混合后溶液先變成紫黑色，30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色，取反應后的混合液并加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，則有Fe2+生成，可判斷為Fe3+被S2O32-還原為Fe2+；混合后溶液先變成紫黑色，30s后溶液幾乎變?yōu)闊o色，說明Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-反應速率較Fe3+和S2O32-之間的氧化還原反應，且促進平衡逆向移動；先變成紫黑色后變無色，說明生成紫色配合物的反應速率快，氧化還原反應速率慢；另外Fe3+與S2O32氧化還原反應的程度大，導致Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移，最終溶液幾乎無色；

(7)同濃度氧化性：Ag+ >Fe3+，但實驗②未發(fā)生Ag+與S2O32-之間的氧化還原反應，結(jié)合實驗現(xiàn)象先生成白色絮狀沉淀，振蕩后，沉淀溶解，得到無色溶液，說明Ag+與S2O32生成穩(wěn)定的配合物，濃度降低，Ag+的氧化性和S2O32的還原性減弱；

(8)Ag2S2O3中S元素化合價為+2價，生成的Ag2S中S元素化合價為-2價，是還原產(chǎn)物，則未知產(chǎn)物應是氧化產(chǎn)物，如果產(chǎn)物是H2SO3，能被Ag+繼續(xù)氧化，則氧化產(chǎn)物應為H2SO4，結(jié)合原子守恒可知，另一種反應物應為H2O，發(fā)生反應的化學方程式為Ag2S2O3+H2O=Ag2S+H2SO4；

(9)結(jié)合實驗①、②、③可知，Na2S2O3與金屬陽離子發(fā)生氧化還原反應和金屬陽離子的氧化性強弱、離子濃度大小、反應物的用量等有關(guān)。