Question

4．（制備型實驗題）
Na₂S₂O3?5H₂O在化學定量分析中常用作基準物質，實驗室制備原理為2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂．現設計如下裝置（夾持儀器省略）進行實驗．

（1）A中發生反應的化學方程式為Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）C中所盛試劑可能是NaOH溶液；若要停止A中的化學反應，除取下酒精燈加熱外，還可以采取的操作是將銅絲抽離液面停止反應．
（3）甲同學在加熱A后，發現液面下的銅絲變黑．該同學對黑色生成物提出如下假設：
①可能是CuO；         ②可能是Cu₂O；         ③可能是CuS
乙同學認為假設②一定不成立，依據是Cu₂O是磚紅色；該同學設計如下實驗進一步驗證黑色物質的組成：
基于上述假設分析，黑色物質的組成為CuS（填化學式）．
（4）實驗室用Na₂S₂O₃標準溶液測定廢水中Ba²⁺的濃度，過程如下：（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）．
廢水25.00mL$→_{過濾}^{足量K_{2}CrO_{4}溶液}$BaCrO₄固體$→_{稀鹽酸}^{過量HI}$I₂、Cr³⁺、Ba²⁺、Cl^-$\stackrel{Na_{2}S_{2}O_{3}溶液}{→}$終點   
①寫出BaCrO₄沉淀與過量HI、HCl溶液反應的離子方程式：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O；
②若以淀粉為指示劑，則達到滴定終點時的現象是滴入最后一滴，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不變色；
③若Na₂S₂O₃標準溶液的濃度為0.0030mol?L^-1，消耗該Na₂S₂O₃標準溶液的體積如圖3所示，則廢水中Ba²⁺的濃度為0.0011mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）在加熱條件下，Cu和濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）二氧化硫屬于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，應該用堿性溶液吸收；還可以將Cu和濃硫酸分離；
（3）Cu₂O為磚紅色固體；根據圖片知該黑色固體不溶于稀硫酸，不能是CuO；
（4）①BaCrO₄和過量HI反應生成I₂、Cr³⁺、Ba²⁺，該反應中Cr元素化合價由+6價變為+3價、I元素化合價由-1價變為0價；
②碘遇淀粉試液變藍色；
③根據硫代硫酸鈉的物質的量計算碘的物質的量，根據碘和鋇離子之間的關系計算鋇離子物質的量濃度．

解答 解：（1）在加熱條件下，Cu和濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應方程式為Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化硫屬于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，應該用堿性溶液吸收，所以C可能是NaOH溶液；還可以將Cu和濃硫酸分離，即將銅絲抽離液面而停止反應，
故答案為：NaOH溶液；將銅絲抽離液面停止反應；
（3）Cu₂O為磚紅色，該固體為黑色，所以不可能是Cu₂O；CuO屬于堿性氧化物，能溶于稀硫酸，該黑色固體不溶于稀硫酸，所以不可能是CuO，只能是CuS，
故答案為：Cu₂O是磚紅色；CuS；
（4）①BaCrO₄和過量HI反應生成I₂、Cr³⁺、Ba²⁺，該反應中Cr元素化合價由+6價變為+3價、I元素化合價由-1價變為0價，轉移電子數為6，離子反應方程式為2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O，故答案為：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O；
②碘遇淀粉試液變藍色，如果滴入最后一滴，溶液由藍色變為無色且半分鐘內不變色，說明到達滴定終點，
故答案為：滴入最后一滴，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不變色；
③根據2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-得n（I₂）=$\frac{1}{2}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×[（27.60-0.10）×10^-3]L×0.0030mol•L^-1=4.125×10^-2mol/L，根據2BaCrO₄+6H⁺+16I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O得n（Ba²⁺）=$\frac{2}{3}$n（I₂）=$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$×0.04125=0.0275mmol，c（Ba²⁺）=0.0275mmol÷25.00mL=0.0011mol?L^-1，故答案為：0.0011mol•L^-1．

點評 本題以硫及其化合物為載體考查氧化還原反應離子方程式的書寫、方程式的計算、探究物質組成等知識點，側重考查學生分析推斷、計算及知識綜合應用能力，難點是鋇離子濃度計算，明確方程式中各個物理量之間的關系，題目難度中等．