Question

8．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得：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．在水中有關物質的溶解度曲線如圖1所示．

Ⅰ．現按如下方法制備Na₂S₂O₃•5H₂O：將硫化鈉和碳酸鈉按反應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，注入濃鹽酸使反應產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，反應約半小時．當溶液中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（用文字和相關離子方程式表示）．
Ⅱ．分離Na₂S₂O₃•5H₂O并測定含量：

（3）為減少產品的損失，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致析出的晶體分解．
（5）制得的粗晶體中往往含有少量雜質．為了測定粗產品中Na₂S₂O₃•5H₂O的含量，一般采用在酸性條件下用KMnO₄標準液滴定的方法（假定粗產品中雜質與酸性KMnO₄溶液不反應）．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，半分鐘內不褪色．
③產品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質量分數為96.9%．

Answer 1

分析 （1）根據儀器2的構造及使用方法寫出其名稱；根據裝置6在實驗中的作用選用試劑；
（2）根據酸性條件下硫代硫酸鈉與氫離子反應生成二氧化硫和硫單質分析；
（3）操作①的目的是分離出用于吸收有色雜質的活性炭，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“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反應結束前溶液為無色，反應結束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色；
③根據n=cV計算出1.28g樣品消耗的高錳酸鉀的物質的量，根據根據反應計算出樣品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質的量，再根據質量分數的表達式計算出產品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質量分數．

解答 解：（1）根據圖示裝置可知，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，不能吸收二氧化硫，所以CD正確，
故答案為：蒸餾燒瓶；CD；
（2）當溶液pH＜7時，溶液顯示酸性，會發(fā)生反應：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，所以Na₂S₂O₃在酸性環(huán)境中不能穩(wěn)定存在，應該時溶液的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導致產率降低，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Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇的性質選擇乙醇洗滌，且洗滌后乙醇易揮發(fā)，不引入新的雜質，
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)時溫度過高會導致析出的晶體分解，降低了產率，
故答案為：溫度過高會導致析出的晶體分解；
（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，應該用酸式滴定管，
故答案為：酸式；
②依據標定的原理可知，反應結束前溶液為無色，反應結束后溶液中高錳酸根離子過量，溶液變?yōu)闇\紅色，所以滴定終點的現象為：溶液剛由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內不褪色，
故答案為：溶液剛由無色變?yōu)闇\紅色，半分鐘內不褪色； 
③20mL 0.40mol/L KMnO₄溶液中含有高錳酸鉀的物質的量為：n（KMnO₄）=0.40mol/L×0.02L=0.008mol，
根據反應5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O可知，1.28g的粗樣品含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物質的量為：n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$×n（KMnO₄）=0.005mol，
產品中Na₂S₂O₃•5H₂O的質量分數為：$\frac{248g/mol×0.005mol}{1.28g}$×100%=96.9%，
故答案為：96.9%．

點評 本題通過Na₂S₂O₃•5H₂O的制備，考查了物質性質實驗方案設計方法，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鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．