Question

9．某化工厂排放了大量有毒气体，其主要成分是SO₂、CO₂、N₂和O₂，某研究性学习小组在实验室利用右图装置制备模拟有毒烟气，同时利用模拟有毒烟气中的SO₂制取硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O），并进一步实验测定该晶体的纯度．查阅资料得知：①将SO₂通入按一定比例配制成的Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，可制得Na₂S₂O₃•5H₂O；②KI₃溶液为碘单质的碘化钾溶液；③硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）具有较强的还原性，回答下列问题：
Ⅰ．模拟有毒烟气的制备
（1）仪器a的名称是圆底烧瓶
（2）实验室制备CO₂选用的最佳气体发生装置是B（填“A”或“B”），所发生的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，使用该装置的优点是随时控制反应的发生和停止
（3）将制得的CO₂和SO₂气体与空气充分混合，获得模拟有毒烟气用于后续实验．
Ⅱ．利用模拟有毒烟气中的SO₂制备Na₂S₂O₃•5H₂O及计算该晶体的纯度
（4）C装置中盛有Na₂S和Na₂CO₃物质的量之比2：1的混合溶液，将SO₂通入C装置中制备Na₂S₂O₃，该反应的化学方程式为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂
（5）制得的硫代硫酸钠晶体的纯度可用滴定法进行测定，反应原理为2S₂O₃^2-+I₃^-=S₄O₆^2-+3I^-，取32.0g制得的Na₂S₂O₃•5H₂O配成500mL溶液，每次实验取出20.00mL用0.1000mol/LKI₃溶液进行滴定（以淀粉为指示剂）实验数据如表（杂质不参加反应）；到达滴定终点的现象是溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪去，Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数是77.5%

编号	1	2	3
消耗KI3溶液的体积/mL	19.99	23.00	20.01

Answer 1

分析 （1）仪器a的名称是圆底烧瓶；
（2）制取二氧化碳采取固液不加热装置，通过长颈漏斗控制加如盐酸的量，从而控制盐酸和塑料板上碳酸钙的接触面积，随时控制反应的发生和停止；
（4）依据所给的反应物和生成物书写离子反应方程式即可；
（5）达到滴定终点时颜色突变且30s不变色；先根据滴定消耗的标准液的体积计算出平均体积，再由2S₂O₃^2-+I₃^-→S₄O₆^2-+3I^-，的定量关系计算即可．

解答 解：（1）仪器a的名称是圆底烧瓶，故答案为：圆底烧瓶；
（2）制取二氧化碳采取固液不加热装置，为了做到随关随停，易选择B装置，即通过控制长颈漏斗盐酸的加入量，控制反应的发生和停止，实验室采取大理石与稀盐酸制取二氧化碳气体，反应的离子反应方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，故答案为：B；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；随时控制反应的发生和停止；
（4）根据氧化剂与还原剂得失电子数目相等，则有Na₂S～2SO₂，结合元素质量守恒，可写出化学方程式为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂，
故答案为：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂；
（5）达到滴定终点时，溶液由无色变为蓝色且半分钟内不再变化，由于第2次实验数据误差较大，故舍去，剩余2次消耗的KI₃溶液的体积平均值为20.00mL，
2S₂O₃^2-+I₃^-→S₄O₆^2-+3I^-
2       1
n     0.1000mol/L×0.020L
n=0.004mol，500ml溶液中含有S₂O₃^2-物质的量为0.004mol×$\frac{500}{20}$=0.1mol，
Na₂S₂O₃•5H₂O（式量248）的质量分数是=$\frac{0.1mol×248g/mol}{32.0g}$×100%=77.5%，
故答案为：溶液由无色变为蓝色，半分钟内不再变化；77.5%．

点评 本题以某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）为载体，考查了物质的分离提纯、检验、设计优化等，综合性较强．