Question

20．Na₂S₂O₃是重要的化工原料，易溶于水，在中性或堿性環境中穩定．
Ⅰ．制備Na₂S₂O₃•5H₂O反應原理：Na₂SO₃（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
實驗步驟：
①稱取15g Na₂SO₃加入圓底燒瓶中，再加入80mL蒸餾水．另取5g研細的硫粉，用3mL乙醇潤濕，加入上述溶液中．
②安裝實驗裝置（如圖1所示，部分夾持裝置略去），水浴加熱，微沸60min．
③趁熱過濾，將濾液水浴加熱濃縮，冷卻析出Na₂S₂O₃•5H₂O，經過濾、洗滌、干燥，得到產品．回答問題：
（1）硫粉在反應前用乙醇潤濕的目的是使硫粉易于分散到溶液中．
（2）儀器a的名稱是冷凝管，其作用是冷凝回流．
（3）產品中除了有未反應的Na₂SO₃外，最可能存在的無機雜質是Na₂SO₄．檢驗是否存在該雜質的方法是取少量產品溶于過量稀鹽酸，過濾，向濾液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，則產品中含有Na₂SO₄．
（4）該實驗一般控制在堿性環境下進行，否則產品發黃，用離子反應方程式表示其原因：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O．
Ⅱ．測定產品純度
準確稱取W g產品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.100 0mol•L^-1碘的標準溶液滴定．
反應原理為2S₂O${\;}_{3}^{2-}$+I₂═S₄O${\;}_{6}^{2-}$+2I^-
（5）滴定至終點時，溶液顏色的變化：由無色變為藍色．
（6）滴定起始和終點的液面位置如圖2，則消耗碘的標準溶液體積為18.10mL．產品的純度為（設Na₂S₂O₃•5H₂O相對分子質量為M）$\frac{3.620×10{\;}^{-3}M}{W}$×100%．
Ⅲ．Na₂S₂O₃的應用
（7）Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO${\;}_{4}^{2-}$，常用作脫氯劑，該反應的離子方程式為S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）硫粉難溶于水、微溶于乙醇，乙醇濕潤可以使硫粉易于分散到溶液中；
（2）根據圖示裝置中儀器構造寫出其名稱，然后根據冷凝管能夠起到冷凝回流的作用進行解答；
（3）由于S₂O₃^2?具有還原性，易被氧氣氧化成硫酸根離子可知雜質為硫酸鈉；根據檢驗硫酸根離子的方法檢驗雜質硫酸鈉；
（4）S₂O₃^2?與氫離子在溶液中能夠發生氧化還原反應生成硫單質，據此寫出反應的離子方程式；
（5）根據滴定前溶液為無色，滴定結束后，碘單質使淀粉變藍，判斷達到終點時溶液顏色變化；
（6）根據圖示的滴定管中液面讀出初讀數、終讀數，然后計算出消耗碘的標準溶液體積；根據反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后根據題中碘單質的物質的量計算出Na₂S₂O₃•5H₂O質量及產品的純度；
（7）根據題干信息“Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-”及化合價升降相等寫出反應的離子方程式．

解答 解：（1）硫粉難溶于水微溶于乙醇，所以硫粉在反應前用乙醇濕潤是使硫粉易于分散到溶液中，
故答案為：使硫粉易于分散到溶液中；
（2）根據題中圖示裝置圖可知，儀器a為冷凝管，該實驗中冷凝管具有冷凝回流的作用，
故答案為：冷凝管；冷凝回流；
（3）S₂O₃^2?具有還原性，能夠被氧氣氧化成硫酸根離子，所以可能存在的雜質是硫酸鈉；檢驗硫酸鈉的方法為：取少量產品溶于過量稀鹽酸，過濾，向濾液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，則產品中含有Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄； 取少量產品溶于過量稀鹽酸，過濾，向濾液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，則產品中含有Na₂SO₄；
（4）S₂O₃^2?與氫離子發生氧化還原反應生成淡黃色硫單質，反應的離子方程式為：S₂O₃^2?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（5）滴定結束后，碘單質使淀粉變藍，所以滴定終點時溶液顏色變化為：由無色變為藍色，
故答案為：由無色變為藍色；
（6）根據圖示的滴定管中液面可知，滴定管中初始讀數為0，滴定終點液面讀數為18.10mL，所以消耗碘的標準溶液體積為18.10mL；
根據反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），所以W g產品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O質量為：0.1000 mol•L^-1×18.10×10^-3L×2×M=3.620×10^-3Mg，則產品的純度為：$\frac{3.620×10{\;}^{-3}Mg}{Wg}$×100%=$\frac{3.620×10{\;}^{-3}M}{W}$×100%，
故答案為：18.10；$\frac{3.620×10{\;}^{-3}M}{W}$×100%；
（7）Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，根據化合價升降相等配平后的離子方程式為：S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺，
故答案為：S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺．

點評 本題考查了化學實驗基本操作方法及常見儀器的構造、離子的檢驗方法、中和滴定存在即計算、離子方程式的書寫等知識，題目難度較大，試題涉及的題量較大，知識點較多，充分考查了學生對所學知識的掌握情況．