Question

2．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大蘇打”，又稱為“海波”．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．工業上常用亞硫酸鈉法、硫化堿法等制備．某實驗室模擬工業硫化堿法制取硫代硫酸鈉，其反應裝置及所需試劑如圖：

實驗具體操作步驟為：
①開啟分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，適當調節螺旋夾，使反應產生的SO₂氣體較均勻地通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，同時開啟電磁攪拌器攪動．
②至析出的硫不再消失，控制溶液的pH接近7時，停止通入SO₂氣體．
③抽濾所得的濾液，轉移至蒸發皿中，水浴加熱濃縮，直到溶液表面出現晶膜．
④冷卻結晶、抽濾、洗滌．
⑤將晶體放入烘箱中，在40～45℃左右干燥50～60min，稱量．
請回答以下問題：
（1）儀器b的名稱是三頸燒瓶；
（2）步驟②中若控制PH值小于7，則產率會下降，請用離子方程式解釋原因：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑．
（3）步驟③中不能將溶液蒸發至干的原因是蒸干會使硫代硫酸鈉脫水并分解；晶膜通常在溶液表面出現的原因是因為溶液表面溫度較低．
（4）步驟④中洗滌硫代硫酸鈉晶體試劑的結構式是．
（5）下列有關抽濾的說法中，正確的是A B D．
A．為了檢驗洗滌是否完全，應拔下吸濾瓶與安全瓶之間橡皮管，從吸濾瓶上口倒出少量洗滌液于試管中進行相關實驗
B．抽濾前先用溶劑將濾紙濕潤，使濾紙與漏斗底部貼緊
C．抽濾結束時應先關抽氣泵，后抽掉抽濾瓶接管
D．在洗滌沉淀時，應關小水龍頭，使洗滌劑緩緩通過沉淀物
（6）為檢驗制得的產品的純度，該實驗小組稱取5.0克的產品配制成250mL硫代硫酸鈉溶液，并用間接碘量法標定該溶液的濃度：在錐形瓶中加入25mL 0.01mol/L KIO₃溶液，并加入過量的KI并酸化，發生下列反應：5I^-+IO₃^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，再加入幾滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，發生反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，當藍色褪去且半分鐘不變色時到達滴定終點．實驗數據如下表：

實驗序號	1	2	3
Na2S2O3溶液體積（mL）	19.98	20.02	21.18

則該產品的純度是0.93，間接碘量法滴定過程中可能造成實驗結果偏低的是AE．
A．滴定管未用Na₂S₂O₃溶液潤洗
B．滴定終點時俯視讀數
C．錐形瓶用蒸餾水潤洗
D．滴定管尖嘴處滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡
E．滴定時震蕩錐形瓶較劇烈．

Answer 1

分析 （1）由儀器結構特征，可知b為三頸燒瓶；
（2）Na₂S₂O₃在酸性條件下會反應生成S和二氧化硫；
（3）由題給信息：硫代硫酸鈉“加熱易分解”回答即可；溶液表面的溫度較低，據此解答即可；
（4）硫代硫酸鈉易溶于水，難溶于乙醇，據此選擇的洗滌試劑為乙醇；
（5）在洗滌沉淀時，應關小水龍頭，使洗滌劑緩緩通過沉淀物，防止沉淀溶解而造成損失；由于裝置中存在壓強差，所以為了檢驗洗滌是否完全，應拔下吸濾瓶與安全瓶之間橡皮管，從吸濾瓶上口倒出少量濾液于試管中進行相關實驗，據此解答即可；
（6）根據方程式找出關系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，根據碘酸根離子的物質的量求出硫代硫酸鈉的物質的量濃度，求出250mL溶液中硫代硫酸鈉晶體的質量，與總質量5g相比得純度；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液潤洗，則Na₂S₂O₃溶液會被稀釋；
B．滴定終點時俯視讀數，使Na₂S₂O₃溶液體積偏小；
C．錐形瓶用蒸餾水潤洗，對實驗結果沒影響；
D．滴定管尖嘴處滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡，使讀出的Na₂S₂O₃的體積變小；
E．劇烈震蕩錐形瓶，會導致待測液濺出，測定消耗標準液的體積減小，測定結果偏低；根據反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后碘單質的物質的量計算出Na₂S₂O₃•5H₂O質量及產品的純度．

解答 解：（1）儀器b為三頸燒瓶，故答案為：三頸燒瓶；
（2）Na₂S₂O₃在酸性條件下會生成S和二氧化硫，產率會下降，其反應的離子方程式為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；
（3）由題給信息得知：硫代硫酸鈉加熱易分解，蒸干會使硫代硫酸鈉脫水分解，由于溶液表面的溫度較低，故晶膜通常在溶液表面出現，故答案為：蒸干會使硫代硫酸鈉脫水并分解；因為溶液表面溫度較低；
（4）硫代硫酸鈉易溶于水，難溶于乙醇，據此選擇的洗滌試劑為乙醇，乙醇的結構式為：，故答案為：；
（5）在洗滌沉淀時，應關小水龍頭，使洗滌劑緩緩通過沉淀物，防止沉淀溶解而造成損失；
C、由于裝置中存在壓強差，所以為了檢驗洗滌是否完全，應拔下吸濾瓶與安全瓶之間橡皮管，從吸濾瓶上口倒出少量濾液于試管中進行相關實驗，
故選A、B、D；
（6）在錐形瓶中加入25mL 0.0lmol•L^-1KIO₃溶液，并加入過量的KI并酸化，發生下列反應：5I^-+IO₃^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，再加入幾滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，發生反應：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，
則可得關系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，
            1mol    6mol 
0.025L×0.0lmol•L^-1  n（S₂O₃^2-）
則n（S₂O₃^2-）=0.0015mol，
第三次實驗的數據誤差較大，舍去，
所以250mL硫代硫酸鈉溶液中硫代硫酸鈉的物質的量為0.0015mol×$\frac{250}{（19.98+20.02）×\frac{1}{2}}$=0.01875mol，
則硫代硫酸鈉的質量為0.01875mol×248g/mol=4.65g，
則該產品的純度是$\frac{4.65}{5.0}$×100%=93%；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液潤洗，則Na₂S₂O₃溶液會被稀釋，所以測出硫代硫酸鈉的質量偏小，故純度偏小，故A選；
B．滴定終點時俯視讀數，使Na₂S₂O₃溶液體積偏小，計算出的硫代硫酸鈉的質量偏大，故純度偏大，故B不選；
C．錐形瓶用蒸餾水潤洗，對實驗結果沒影響，純度不變，故C不選；
D．滴定管尖嘴處滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡，使讀出的Na₂S₂O₃的體積變小，計算出原溶液中的硫代硫酸鈉的質量偏大，則純度偏大，故D不選；
E．由于劇烈震蕩錐形瓶，會導致待測液濺出，測定消耗的標準液體積減小，測定結果偏低，故答案為：93%；AE．

點評 本題通過制取Na₂S₂O₃•5H₂O的實驗操作，考查了物質制備方案的設計、基本實驗操作、離子方程式的書寫、物質純度的計算、滴定誤差分析等，題目難度中等，明確實驗操作與設計及相關物質的性質是解答本題的關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．