Question

4．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），并按下圖安裝好裝置，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

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$\frac{4960v}{a}$×100%；
（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）制備二氧化硫用中等濃度的硫酸；
（2）Na₂S₂O₃溶液中通入過量的二氧化硫發生反應生成單質硫和亞硫酸氫鈉；
（3）硫代硫酸鈉的溶解度隨溫度的升高而降低，為減少損失，除去不溶性雜質需要趁熱過濾，濾液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥得到晶體；
Ⅱ．（4）依據化學方程式中的定量關系計算，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆；
（5）滴定過程中誤差分析可以依據C（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$分析，錯誤操作全部歸為標準溶液體積的變化判斷產生的誤差；
（6）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，說明生成了SCN^-．

解答 解：Ⅰ．（1）二氧化硫易溶于水，所以不能用稀酸，濃硫酸中氫離子濃度很小，不利于與亞硫酸鈉固體反應，所以制備二氧化硫用中等濃度的硫酸選C，
故答案為：C；
（2）pH小于7會引起Na₂S₂O₃溶液的變質反應，會出現淡黃色混濁，反應的離子方程式是S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，所以溶液pH要控制不小于7，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↓，
故答案為：Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）由于硫代硫酸鈉的溶解度隨溫度的升高而降低，除去不溶性雜質，所以操作I應該是趁熱過濾，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是溶液中獲得溶質晶體的操作為蒸發濃縮，冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥，得到粗晶體，
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．（4）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 mL，結合化學方程式定量關系計算，
2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆
2               1
n           0.010mol/L×v mL×1000L/ml
n=20vmol，
得到樣品純度=$\frac{20vmol×248g/mol}{ag}$×100%=$\frac{4960v}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{4960v}{a}$×100%；
（5）A．錐形瓶未用Na₂S₂O₃溶液潤洗，消耗標準溶液體積增大，測定結果偏高，故A錯誤；
B．錐形瓶中溶液變藍后立刻停止滴定，進行讀數，滴定可能為達到反應終點，消耗標準溶液體積減小，測定結果偏低，故B正確；
C．滴定終點時仰視讀數，讀取標準溶液體積增大，測定結果偏高，故C錯誤；
D．滴定管尖嘴內滴定前無氣泡，滴定終點發現氣泡讀取標準溶液體積減小，測定結果偏低，故D正確；
故答案為：BD；
Ⅲ．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，說明生成SCN^-離子，Na₂S₂O₃解毒反應的離子反應方程式為：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-，
故答案為：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

點評 本題以實驗探究的方式考查物質的分離和提純方面的知識，屬于綜合知識的考查，注意知識的歸納和梳理是解題的關鍵，題目難度中等．