Question

16．Ⅰ．Na₂S₂O₃是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定．
制备Na₂S₂O₃•5H₂O反应原理：Na₂SO₃（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq） 
实验步骤：
①称取20g Na₂SO₃加入圆底烧瓶中，再加入80mL蒸馏水．另取4g研细的硫粉，用3mL乙醇润湿，加入上述溶液中．
②安装实验装置（如图1所示，部分夹持装置略去），水浴加热，微沸60min．
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃•5H₂O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品．回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是使硫粉易于分散到溶液中
（2）仪器a的名称是冷凝管，其作用是冷凝回流
（3）产品中除了有未反应的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是Na₂SO₄，检验是否存在该杂质的方法是取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na₂SO₄
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O．
Ⅱ．测定产率
将所得产品配成500ml溶液，取该溶液20ml，以淀粉作指示剂，用0.100 0mol•L^-1碘的标准溶液滴定．反应原理为2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：由无色变为蓝色．
（6）滴定起始和终点的液面位置如图2，则消耗碘的标准溶液体积为18.10mL，则该实验的产率为72.4%．（保留三位有效数据）
Ⅲ．Na₂S₂O₃的应用：
Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）硫粉难溶于水、微溶于乙醇，乙醇湿润可以使硫粉易于分散到溶液中；
（2）根据图示装置中仪器构造写出其名称，然后根据冷凝管能够起到冷凝回流的作用进行解答；
（3）由于S₂O₃^2?具有还原性，易被氧气氧化成硫酸根离子可知杂质为硫酸钠；根据检验硫酸根离子的方法检验杂质硫酸钠；
（4）S₂O₃^2?与氢离子在溶液中能够发生氧化还原反应生成硫单质，据此写出反应的离子方程式；
（5）根据滴定前溶液为无色，滴定结束后，碘单质使淀粉变蓝，判断达到终点时溶液颜色变化；
（6）根据图示的滴定管中液面读出初读数、终读数，然后计算出消耗碘的标准溶液体积；根据反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后根据题中碘单质的物质的量计算出Na₂S₂O₃•5H₂O质量及产品的纯度；
Ⅲ．根据题干信息“Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-”及化合价升降相等写出反应的离子方程式．

解答 解：（1）硫粉难溶于水微溶于乙醇，所以硫粉在反应前用乙醇湿润是使硫粉易于分散到溶液中，
故答案为：使硫粉易于分散到溶液中；
（2）根据题中图示装置图可知，仪器a为冷凝管，该实验中冷凝管具有冷凝回流的作用，
故答案为：冷凝管；冷凝回流；
（3）S₂O₃^2?具有还原性，能够被氧气氧化成硫酸根离子，所以可能存在的杂质是硫酸钠；检验硫酸钠的方法为：取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na₂SO₄，
故答案为：Na₂SO₄； 取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl₂溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na₂SO₄；
（4）S₂O₃^2?与氢离子发生氧化还原反应生成淡黄色硫单质，反应的离子方程式为：S₂O₃^2?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，
故答案为：S₂O₃²?+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（5）滴定结束后，碘单质使淀粉变蓝，所以滴定终点时溶液颜色变化为：由无色变为蓝色，
故答案为：由无色变为蓝色；
（6）根据图示的滴定管中液面可知，滴定管中初始读数为0，滴定终点液面读数为18.10mL，所以消耗碘的标准溶液体积为18.10mL；
根据反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），所以产品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物质的量为：0.1000 mol•L^-1×18.10×10^-3L×2×$\frac{500}{20}$=9.05×10^-2mol，根据方程式Na₂SO₃（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃，20g Na₂SO₃的物质的量为0.159mol与4g硫粉的物质的量为0.125mol，发生反应，Na₂SO₃过量，所以根据硫可计算得理论上可生成Na₂S₂O₃的物质的量为0.125mol，则产率为：$\frac{9.05×10{\;}^{-2}mol}{0.125mol}$×100%=72.4%，
故答案为：18.10；72.4%；
Ⅲ．Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，根据化合价升降相等配平后的离子方程式为：S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺，
故答案为：S₂O₃²?+4Cl₂+5H₂O=2SO₄²?+8Cl?+10H⁺．

点评 本题考查了化学实验基本操作方法及常见仪器的构造、离子的检验方法、中和滴定存在即计算、离子方程式的书写等知识，题目难度较大，试题涉及的题量较大，知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．