Question

8．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗稱“海波”，又名“大蘇打”，在紡織工業中用于棉織品漂白后的脫氯劑、染毛織物的硫染劑、靛藍染料的防白劑、紙漿脫氯劑、醫藥工業中用作洗滌劑、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．工業上常用亞硫酸鈉法、硫化堿法等制備．
（1）某實驗室模擬工業硫化堿制取（2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂）硫代硫酸鈉，其反應裝置及所需試劑如圖（c）：a的裝置名稱蒸餾燒瓶，裝置C的作用吸收反應生成的CO₂和多余的SO₂，防止污染空氣
（2）工業上還可以用亞硫酸鈉法（亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應）制得，裝置如圖（a）所示．
已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在，有關物質的溶解度曲線如圖（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閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好．
步驟2：加入藥品，打開K₁、關閉K₂，向圓底燒瓶中加入足量濃硫酸并加熱．寫出燒瓶內發生反應的化學方程式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，反應一段時間后，硫粉的量逐漸減少．當C中溶液的pH接近7時，打開K2、關閉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定存在．
步驟4：過濾C中的混合液，將濾液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品．
②Na₂S₂O₃性質的檢驗：
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生，據此認為Na₂S₂O₃具有還原性．該方案是否正確并說明理由不正確，因為氯水中含有Cl^-．
③常用Na₂S₂O₃溶液測定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當的酸度加入足量K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解，此時CrO₄^2-全部轉化為Cr₂O₇^2-；再加過量KI溶液，充分反應后，加入淀粉溶液作指示劑，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，反應完全時，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反應的離子方程式為：
a．Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；      b．I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
則該廢水中Ba²⁺的物質的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據裝置圖可知a的裝置名稱；裝置A是制取SO₂的裝置，在反應過程中生成的CO₂和多余的SO₂會從三頸燒瓶中逸出，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，檢驗裝置氣密性；
步驟2：銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；二氧化硫不能排放到空氣中，應有尾氣處理裝置；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩定，應控制溶液為弱堿性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要蒸發濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品；
②氯水中氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，氯水中一定有氯離子；
③由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，結合消耗的Na₂S₂O₃利用關系式計算溶液中n（Ba²⁺），進而計算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，在反應過程中生成的CO₂和多余的SO₂會從三頸燒瓶中逸出，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，檢驗裝置氣密性，具體操作為：關閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好，
故答案為：關閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好；
步驟2：銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：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中應盛放氫氧化鈉溶液，用來吸收SO₂，防止污染環境；Na₂S₂O₃•5H₂O受熱易分解，所需冷卻結晶，所以從濾液中獲取Na₂S₂O₃•5H₂O需蒸發濃縮冷卻結晶等操作，
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定存在，碳酸鈉的作用是起反應物作用及提供堿性環境，
故答案為：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩定存在；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要蒸發濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品，
故答案為：蒸發濃縮；
②因為氯水中氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，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，因為氯水中含有Cl^-；
③由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：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．

點評 本題考查了有關硫代硫酸鈉的知識，理解工藝流程，掌握實驗操作與設計及物質性質是解答的關鍵，題目難度中等．