Question

9．NaCN為劇毒無機物．某興趣小組查資料得知，實驗室里的NaCN溶液可使用Na₂S₂O₃溶液進行解毒銷毀，他們開展了以下三個實驗，請根據要求回答問題：
實驗Ⅰ．硫代硫酸鈉晶體（Na₂S₂O₃•5H₂O）的制備：
已知Na₂S₂O₃•5H₂O對熱不穩定，超過48℃即開始丟失結晶水．現以Na₂CO₃和Na₂S物質的量之比為2：1的混合溶液及SO₂氣體為原料，采用如圖裝置制備Na₂S₂O₃•5H₂O．
（1）將Na₂S和Na₂CO₃按反應要求的比例一并放入三頸燒瓶中，注入150mL蒸餾水使其溶解，在蒸餾燒瓶中加入Na₂SO₃固體，在分液漏斗中注入C（填以下選擇項的字母），并按如圖安裝好裝置，進行反應．
A．稀鹽酸         B．濃鹽酸
C．70%的硫酸     D．稀硝酸
（2）pH小于7會引起Na₂S₂O₃溶液的變質反應，會出現淡黃色混濁．反應約半小時，當溶液pH接近或不小于7時，即可停止通氣和加熱．如果通入SO₂過量，發生的化學反應方程式為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產率Na₂S₂O₃•5H₂O的歩驟為：
[反應混合液加活性炭脫色]$\stackrel{操作①}{→}$[濾液]$\stackrel{操作②}{→}$ $\stackrel{操作③}{→}$[粗晶體]，為減少產品的損失，操作①為趁熱過濾，其目的是趁熱是為了防止晶體在過濾的過程中在漏斗中析出導致產率降低；過濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質；操作②是蒸發濃縮，冷卻結晶；操作③是抽濾、洗滌、干燥．
Ⅱ．產品純度的檢測：
（4）已知：Na₂S₂O₃•5H₂O的摩爾質量為248g/mol；2Na₂S₂O₃+I₂═2NaI+Na₂S₄O₆．取晶體樣品a g，加水溶解后，滴入幾滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到終點時，消耗碘水溶液v mL，則該樣品純度是$\frac{0.496v}{m}$%；
（5）滴定過程中可能造成實驗結果偏低的是BD；
A．錐形瓶未用Na₂S₂O₃溶液潤洗 B．錐形瓶中溶液變藍后立刻停止滴定，進行讀數
C．滴定終點時仰視讀數     D．滴定管尖嘴內滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡
Ⅲ．有毒廢水的處理：
（6）興趣小組的同學在采取系列防護措施及老師的指導下進行以下實驗：
向裝有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的試管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na₂S₂O₃溶液，兩反應物恰好完全反應，但無明顯現象，取反應后的溶液少許滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl₃溶液的小燒杯，溶液呈現血紅色，請寫出Na₂S₂O₃解毒的離子反應方程式CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）以亞硫酸鈉、硫化鈉和碳酸鈉等為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，根據反應原理可知，蒸餾燒瓶中加入的酸要使反應保持較快的反應速率，濃鹽酸、硝酸都易揮發，而稀鹽酸加入，反應速率較慢，據此答題；
（2）根據題意，Na₂S₂O₃在酸性條件下會生成S，當溶液中pH接近或不小于7時，如果SO₂通過量，會生成NaHSO₃，據此書寫化學方程式；
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產率Na₂S₂O₃?5H₂O，在混合液中加入活性碳脫色，然后趁熱過濾，防止溶液中Na₂S₂O₃?5H₂O析出，將除去碳后的濾液進行蒸發濃縮、冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥，可得粗晶體，據此答題；
Ⅱ．產品純度的檢測
（4）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，根據關系式2Na₂ S₂O₃～I₂計算 mg樣品中n（Na₂ S₂O₃），根據m=nM計算mg樣品中Na₂ S₂O₃•5H₂O晶體的質量，據此據此純度；  
（5）A．錐形瓶未用Na₂S₂O₃溶液潤洗，對實驗結果沒影響；
B．用碘水滴定Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶中溶液變藍后立刻停止滴定，進行讀數，則加入的碘水的量不足；
C．滴定終點時仰視讀數，會使讀取的數值偏大；
D．滴定管尖嘴內滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡，則讀出的標準液的體積偏小；
Ⅲ．（6）根據題中實驗現象可知，生成的溶液能使 FeCl₃溶液呈現血紅色，說明有SCN^-產生，根據電荷守恒和元素守恒可書寫離子方程式．

解答 解：Ⅰ．（1）以亞硫酸鈉、硫化鈉和碳酸鈉等為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，根據反應原理可知，蒸餾燒瓶中加入的酸要使反應保持較快的反應速率，濃鹽酸、硝酸都易揮發，而稀鹽酸加入，反應速率較慢，所以用70%的硫酸，故選C；
（2）根據題意，Na₂S₂O₃在酸性條件下會生成S，當溶液中pH接近或不小于7時，如果SO₂通過量，會生成NaHSO₃，反應的化學方程式為Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓，
故答案為：Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）從上述生成物混合液中獲得較高產率Na₂S₂O₃?5H₂O，在混合液中加入活性碳脫色，然后趁熱過濾，防止溶液中Na₂S₂O₃?5H₂O析出，將除去碳后的濾液進行蒸發濃縮、冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥，可得粗晶體，所以操作①趁熱過濾，其目的是：趁熱是為了防止晶體在過濾的過程中在漏斗中析出導致產率降低；過濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質，操作②是蒸發濃縮，冷卻結晶，
故答案為：趁熱是為了防止晶體在過濾的過程中在漏斗中析出導致產率降低；過濾是為了除去活性炭、硫等不溶性雜質；蒸發濃縮，冷卻結晶；
Ⅱ．產品純度的檢測
（4）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，則：
2Na₂ S₂O₃～～～～～～～I₂
   2                                 1
n（Na₂ S₂O₃）         v×10^-5mol
所以n（Na₂ S₂O₃）=2×v×10^-5mol=2v×10^-5mol
Na₂ S₂O₃•5H₂O晶體的質量為2v×10^-5mol×248g/mol=496v×10^-5g．
則該樣品純度為$\frac{496v×10{\;}^{-5}g}{mg}$×100%=$\frac{0.496v}{m}$%，
故答案為：$\frac{0.496v}{m}$%；
（5）A．錐形瓶未用Na₂S₂O₃溶液潤洗，對實驗結果沒影響，故A錯誤；
B．用碘水滴定Na₂S₂O₃溶液，錐形瓶中溶液變藍后立刻停止滴定，進行讀數，則加入的碘水的量不足，會導致實驗結果偏低，故B正確；
C．滴定終點時仰視讀數，會使讀取的數值偏大，則會使實驗結果偏大，故C錯誤；
D．滴定管尖嘴內滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡，則讀出的標準液的體積偏小，會導致實驗結果偏低，故D正確，
故選BD；
Ⅲ．（6）由題中實驗現象可知，生成的溶液能使 FeCl₃溶液呈現血紅色，說明有SCN^-產生，根據電荷守恒和元素守恒可知共離子方程式為CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-，
故答案為：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

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、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．