Question

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）俗称大苏打，照相业中用作定影剂．Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO₂生成．
（1）Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响，完成有关的实验设计表（已知各溶液体积均为5mL）：

实验编号	T/K	c（Na2S2O3）/mol?L-1	c（H2SO4）/mol?L-1	实验目的
①	298	0.1	0.1	实验①和②探究温度对该反应速率的影响；实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响
②	308
③		0.2
④		0.1

（2）Na₂S₂O₃还具有很强的还原性，Na₂S₂O₃溶液与足量氯水反应的化学方程式为：

 

 （提示：S元素被氧化为S

O

2- 4

）．
（3）现有一瓶Na₂S₂O₃固体，可能含有Na₂SO₄固体，请设计实验验证，写出实验步骤、预期现象和结论．限选试剂：1mol?L^-1 H₂SO₄、1mol?L^-1 HNO₃、1mol?L^-1 HCl、1mol?L^-1 NaOH、0.1mol?L^-1 BaCl₂、0.01mol?L^-1 KMnO₄、蒸馏水．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：
步骤3：

Answer 1

分析：（1）根据实验目的选择反应条件，注意探究温度对反应速率影响时，除了温度外，其他条件必须相同，探究浓度对反应速率影响，除了浓度外，其他条件必须相同；
（2）硫代硫酸钠与氯气反应生成了硫酸、氯化钠和氯化氢，根据化合价升降相等配平反应；
（3）硫代硫酸钠在酸性条件下可自身发生氧化还原反应生成单质硫和二氧化硫气体，可根据溶液是否变浑浊验证硫代硫酸钠，反应后加入氯化钡，如有沉淀，可说明存在硫酸钠．

解答：解：（1）实验①和②探究温度对该反应速率的影响，所以Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸溶液浓度必须相同，都是0.1mol/L；
实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响，温度必须相同，都是298K；其中①和③探究硫代硫酸钠浓度对反应速率影响，二组的硫酸溶液浓度必须相同；①和④体积稀硫酸浓度对反应速率影响，所以两组中的硫代硫酸钠浓度必须相同，
故答案为：

实验编号	T/K	c（Na2S2O3）/ mol?L-1	c（H2SO4）/ mol?L-1
①
②		0.1	0.1
③	298		0.1
④	298		0.2（不填0.1的均给分）

（2）硫代硫酸钠与氯气反应生成硫酸、氯化钠和盐酸或生成硫酸、硫酸钠和盐酸，反应的化学方程式为：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═2NaCl+6HCl+2H₂SO₄）
故答案为：Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄；（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O═2NaCl+6HCl+2H₂SO₄）；
（3）硫代硫酸钠在酸性条件下可自身发生氧化还原反应生成单质硫和二氧化硫气体，可根据溶液是否变浑浊验证硫代硫酸钠，反应后加入氯化钡，如有沉淀，可说明存在硫酸钠，可设计实验如下：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：向试管中加入过量1 mol?L-1 HCl溶液，充分振荡，静置	有淡黄色沉淀生成
步骤3：取上层清液于另一试管中，滴加少量0.1 mol?L-1BaCl2溶液	有白色沉淀生成，证明固体中混有Na2SO4[或无白色沉淀生成，证明固体中无Na2SO4]

故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：向试管中加入过量1 mol?L-1 HCl溶液，充分振荡，静置	有淡黄色沉淀生成
步骤3：取上层清液于另一试管中，滴加少量0.1 mol?L-1BaCl2溶液	有白色沉淀生成，证明固体中混有Na2SO4[或无白色沉淀生成，证明固体中无Na2SO4]

点评：本题考查性质实验探究、物质的含量测定以及探究影响反应速率的因素方法，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意实验方案设计必须满足，探究温度对反应速率影响时，除了温度外，其他条件必须相同，探究浓度对反应速率影响，除了浓度外，其他条件必须相同，本题难度中等．