Question

4．NaCN為劇毒無機物．某化學興趣小組查閱資料得知，實驗室里的氰化鈉溶液可使用硫代硫酸鈉溶液進行統一解毒銷毀，他們開展了以下三個實驗，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，反應原理為：
①Na₂CO₃+SO₂═Na₂SO₃+CO₂
②Na₂S+SO₂+H₂O═Na₂SO₃+H₂S
③2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O
④Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃
（1）將硫化鈉和碳酸鈉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，在蒸餾燒瓶中加入亞硫酸鈉固體，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
從以上反應可知Na₂S 與Na₂CO₃的最佳物質的量比是2：1．
（2）pH小于7即會引起Na₂S₂O₃溶液的變質反應，會出現淡黃色混濁．反應約半小時，當溶液中pH接近或不小于7時，即可停止通氣和加熱．如果SO₂通過量，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
（1）已知：Na₂S₂O₃?5H₂O的摩爾質量為248g/mol；2Na₂S₂O₃+I₂═2NaI+Na₂S₄O₆．取晶體樣品ag，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vmL，則該樣品純度是$\frac{0.496v}{m}$%
（2）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
化學興趣小組的同學在配備防毒口罩，橡膠手套和連衣式膠布防毒衣等防護用具以及老師的指導下進行以下實驗：
向裝有2ml0.1mol/L 的NaCN溶液的試管中滴加2ml0.1mol/L 的Na₂S₂O₃溶液，兩反應物恰好完全反應，但沒有明顯實驗現象，取反應后的溶液少許滴入盛有10ml0.1mol/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，根據題中提供的信息可知，Na₂S 與Na₂CO₃的反應方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，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
（1）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；  
（2）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．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，選C，根據題中提供的信息可知，Na₂S 與Na₂CO₃的反應方程式為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，所以Na₂S 與Na₂CO₃的最佳物質的量比是2：1，
故答案為：C；2：1；
（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
（1）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：$\frac{0.496v}{m}$%；
（2）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．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．