题目内容
11.硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”,又称为“海波”,可用于照相业作定影剂,也可用于纸浆漂白作脱氯剂等.它易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解.工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备.某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图1:实验具体操作步骤为:
①开启分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,适当调节分液的滴速,使反应产生的SO2气体较均匀地
通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,微沸.
②直至析出的浑浊不再消失,并控制溶液的pH接近7时,停止通入SO2气体.
③趁热过滤,将滤液加热浓缩,冷却析出Na2S2O3•5H2O.
④再经过滤、洗涤、干燥,得到所需的产品.
(1)写出仪器A的名称蒸馏烧瓶,步骤④中洗涤时,为了减少产物的损失用的试剂可以是乙醇.
(2)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中不能让溶液pH<7,请用离子方程式解释原因S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O.
(3)写出三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3.
(4)最后得到的产品中可能含有Na2SO4杂质.请设计实验检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
(5)测定产品纯度 准确称取1.00g产品,用适量蒸馏水溶解,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2S2O${\;}_{3}^{2-}$+I2═S4O${\;}_{6}^{2-}$+2I-.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16.00mL.产品的纯度为79.36%.
(6)Na2S2O3常用作脱氯剂,在溶液中易被Cl2氧化成SO${\;}_{4}^{2-}$,该反应的离子方程式为S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+.
分析 (1)根据装置图分析;根据题给信息易溶于水,难溶于乙醇来解答;
(2)根据硫代硫酸钠遇酸反应生成硫、二氧化硫和水;
(3)根据题目信息SO2、Na2S和Na2CO3反应生成Na2S2O3,结合质量守恒确定产物并配平;
(4)加入盐酸,Na2S2O3反应生成S沉淀,静置后取上层清液,滴加BaCl2溶液,检验溶液中是否含有硫酸根离子;
(5)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2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知,n(S2O32-)=2n(I2),然后碘单质的物质的量计算出Na2S2O3•5H2O质量及产品的纯度;
(6)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,反应生成硫酸钠、氯化钠,配平离子方程式.
解答 解:(1)根据仪器A的结构特点知A的名称为蒸馏烧瓶;根据题给信息易溶于水,难溶于乙醇,步骤 ④中洗涤时,为了减少产物的损失用的试剂可以是乙醇;
故答案为:蒸馏烧瓶;乙醇;
(2)Na2S2O3在酸性条件下会生成S和二氧化硫,所以产率会下降,其反应的离子方程式为:S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑;
故答案为:S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O;
(3)三颈烧瓶B中制取Na2S2O3反应的总化学反应方程式为:4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3;
故答案为:4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3;
(4)检测产品中是否存在Na2SO4的实验方案为:取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质;
故答案为:取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质;
(5)根据滴定起始和终点的液面位置判断消耗碘的标准溶液体积为18.50mL-2.50mL=16.00mL,n(I2)=0.100 0mol•L-1×0.0016L=1.6×10-4mol,根据2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知知n(Na2S2O3•5H2O)=3.2×10-4mol,m(Na2S2O3•5H2O)=0.7936g,产品的纯度为$\frac{0.7936g}{1.00g}$×100%=79.36%;
故答案为:16.00;79.36%;
(6)Na2S2O3常用作脱氯剂,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,该反应的离子方程式为:S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+;
故答案为:S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+.
点评 本题考查实验方案方案,涉及仪器识别、对操作的分析评价、方程式书写、离子检验、化学计算等,侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查,题目难度中等.
产物的有关数据如表所示:
相对分 子质量 | 密度/g•cm-3 | 沸点/℃ | 溶解性 | |
冬青油 | 152 | 1.180 | 222.2 | 微溶于水 |
①向三颈瓶中加入6.9g(0.05mol)水杨酸和24g(0.75mol)甲醇,再小心地加入6mL浓硫酸,摇匀.
②加入2粒沸石(或碎瓷片),装上仪器a,在石棉网上保持温度在85~95℃,回流1.5h.
③反应完毕,将烧瓶冷却,加入50mL蒸馏水,然后转移至分液漏斗,弃去水层,将有机层再倒入分液漏斗中,依次用50mL 5%碳酸氢钠溶液和30mL水洗涤.
④将产物移至干燥的锥形瓶中,加入0.5g无水氯化钙.
⑤最后将粗产品进行蒸馏,收集221~224℃的馏分,其质量为6.8g.
请回答下列问题:
冬青油是一种无色液体,某实验小组利用如图所示的装置制备冬青油.化学反应原理和实验装置如下所示:
(1)本实验中浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂.
(2)装置中仪器a的名称是冷凝管,进水口为Ⅱ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”).
(3)②中的沸石的作用防止瀑沸,实验过程中发现未加沸石,因采取的操作是B(写序号)
A.立即补加 B.冷却后补加 C.不需补加 D.重新配料
(4)用碳酸氢钠溶液洗涤的目的是将冬青油中的甲醇、水杨酸溶解,便于液体分层;用水洗涤时,产品在下(填“上”或“下”)层.
(5)加入无水氯化钙的目的是除去粗产品中的水分.
(6)粗产品蒸馏过程中,不可能用到的仪器有B.(填正确答案序号)
(7)本次实验中冬青油的产率为89.5%.
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O.
(3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为Fe(OH)3、Al(OH)3.
(4)“操作1”中包含3个基本实验操作,它们依次是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤.制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是降低烘干温度,防止产品分解.
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2.向“滤液”中加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+;其使用的最佳pH范围是B.
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5 D.5.0~5.5.
A. | 原子半径大小比较为A>B>C>D | B. | 生成的氢化物稳定性为A>B>C>D | ||
C. | A与C形成的阴离子可能有AC${\;}_{3}^{2-}$ | D. | A、B、C、D的单质常温下均不导电 |
A. | 反应Ⅰ:△H>0,P2>P1 | B. | 反应Ⅱ:△H<0,T1<T2 | ||
C. | 反应Ⅲ:△H<0,T2>T1;或△H>0,T2<T1 | D. | 反应Ⅳ:△H<0,T2<T1或△H>0,T2>T1 |