Question

14．海波（Na2S₂O₃•5H₂O）可用作脱氯剂、定影剂、解毒剂．硫粉和亚硫酸钠溶液煮沸可得Na2S₂O₃•5H₂O．海波的部分性质如下：易溶于水，不溶于乙醇；熔点48.2℃；在潮湿的空气中易潮解．请回答下列有关实验问题：
（Ⅰ）海波的制取
实验室制备海波过程如下：

（1）操作中趁热过滤的原因是防止温度降低时海波的析出，以减少海波的损失．
（2）减压过滤后所得初产品需经过洗涤、干燥，洗涤液采用乙醇，而不用蒸馏水或稀硫酸的原因是海波不溶于乙醇、硫代硫酸钠能溶于蒸馏水（硫不溶于蒸馏水）、硫代硫酸钠能与硫酸反应（S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O）．

参照丁图简述对海波晶体洗涤的方法关小水龙头，加入乙醇没过产物，让乙醇慢慢通过晶体．
（Ⅱ）海波纯度的测定
碘水滴定硫代硫酸钠的反应原理为：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．某同学用干燥的锥形瓶称取产品ag，向锥形瓶中加适量的蒸馏水使其溶解，再滴加适量淀粉溶液作为指示剂，然后用c mol•L^-1的标准碘水滴定，当达到滴定终点时，消耗VmL标准碘水．
（3）判断滴定终点时的现象为当滴加最后一滴标准碘液时，锥形瓶中溶液的颜色由无色变为蓝色且半分钟内不褪色．
（4）该海波（Na2S₂O₃•5H₂O）样品的纯度为$\frac{49.6cV}{a}$%．
（5）下列因素中，导致滴定结果偏高的是BC．
A．锥形瓶未干燥
B．滴定管经水洗后末用标准液润洗
C．滴定前平视，滴定后仰视
D．滴定前，滴定管中的液面处于“0”刻度以下
（Ⅲ）实验探究
探究一：为探究外界条件对化学反应速率的影响因素，取一部分产品与稀硫酸发生反应设计了以下四组实验：

组号	反应温度（℃）	Na2S2O3		H2O	H2SO4
		V/mL	c/mol•L-1	V/mL	V/mL	c/mol•L-1
①	10	10	0.1	0	10	0.1
②	10	5	0.1	5	10	0.1
③	30	10	0.1	0	10	0.1
④	30	5	0.1	5	10	0.1

（6）上述四组实验中通过两两比较，能够得出反应速率影响因素的实验组合有4组．

探究二：取一部分初产品与稀硫酸反应，为检验实验过程中产生的SO₂气体，设计了如图甲、乙和丙的探究装置．
（7）上述装置中最合理的是乙（填“甲”或“乙”或“丙”），写出检验SO₂的离子反应方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）用硫粉和亚硫酸钠溶液煮沸可得Na₂S₂O₃•5H₂O，在反应后的混合物中要除去固体杂质，使Na₂S₂O₃•5H₂O留在滤液中，所以要趁热过滤，减少海波的损失；
（2）海波易溶于水，不溶于乙醇，硫代硫酸钠能与硫酸反应，所以洗涤液采用乙醇，而不用蒸馏水或稀硫酸，根据丁图可知，该装置是抽滤的装置，根据抽滤的操作答题；
（3）淀粉溶液作为指示剂，终点时溶液中出现碘单质，所以溶液由无色变为蓝色；
（4）根据反应I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，由碘的物质的量计算出海波的物质的量，进而计算出海波的质量，根据纯度=$\frac{海波的质量}{样品的质量}$×100%计算；
（5）A．锥形瓶未干燥，对实验结果没有影响；
B．滴定管经水洗后末用标准液润洗，标准液被稀释，浓度下降；
C．滴定前平视，滴定后仰视，读出来的数据比实际数据大；
D．滴定前，滴定管中的液面处于“0”刻度以下，对实验结果没有影响；
（6）探究化学反应速率的影响因素，只能改变一个条件，其他条件要相同，做对比实验，据此判断；
（7）检验实验过程中产生的SO₂气体，可以使二氧化硫气体通过高锰酸钾溶液，在图中装置里，二氧化硫气体应从长导管进入高锰酸钾溶液，据此选择，二氧化硫与高锰酸钾反应生成硫酸根离子与锰离子．

解答 解：（1）用硫粉和亚硫酸钠溶液煮沸可得Na₂S₂O₃•5H₂O，在反应后的混合物中要除去固体杂质，使Na₂S₂O₃•5H₂O留在滤液中，所以要趁热过滤，减少海波的损失，
故答案为：防止温度降低时海波的析出，以减少海波的损失；
（2）海波易溶于水，不溶于乙醇，硫代硫酸钠能与硫酸反应（S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O），所以洗涤液采用乙醇，而不用蒸馏水或稀硫酸，根据丁图可知，该装置是抽滤的装置，所以对海波晶体洗涤的方法是关小水龙头，加入乙醇没过产物，让乙醇慢慢通过晶体，
故答案为：海波不溶于乙醇、硫代硫酸钠能溶于蒸馏水（硫不溶于蒸馏水）、硫代硫酸钠能与硫酸反应（S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O）；关小水龙头，加入乙醇没过产物，让乙醇慢慢通过晶体；
（3）淀粉溶液作为指示剂，终点时溶液中出现碘单质，所以溶液由无色变为蓝色，所以判断滴定终点时的现象为当滴加最后一滴标准碘液时，锥形瓶中溶液的颜色由无色变为蓝色且半分钟内不褪色，
故答案为：当滴加最后一滴标准碘液时，锥形瓶中溶液的颜色由无色变为蓝色且半分钟内不褪色；
（4）根据反应I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，反应中碘的物质的量为cV×10^-3mol，所以海波的质量为2×cV×10^-3mol×248g/mol，所以纯度=$\frac{2×cV×10{\;}^{-3}×248g}{ag}$×100%=$\frac{49.6cV}{a}$%，
故答案为：$\frac{49.6cV}{a}$%；
（5）A．锥形瓶未干燥，对实验结果没有影响，故A不选；
B．滴定管经水洗后末用标准液润洗，标准液被稀释，浓度下降，用掉的标准液的体积偏大，导致滴定结果偏高，故B选；
C．滴定前平视，滴定后仰视，读出来的数据比实际数据大，导致滴定结果偏高，故C选；
D．滴定前，滴定管中的液面处于“0”刻度以下，对实验结果没有影响，故D不选；
故选BC；
（6）探究化学反应速率的影响因素，只能改变一个条件，其他条件要相同，做对比实验，通过比较表中四组数据可知，比较①③或②④可得出温度对反应速率的影响，比较③④或①②可得浓度对反应速率的影响，所以能够得出反应速率影响因素的实验组合有4组，
故答案为：4；
（7）检验实验过程中产生的SO₂气体，可以使二氧化硫气体通过高锰酸钾溶液，在图中装置里，二氧化硫气体应从长导管进入高锰酸钾溶液，所以选择乙装置，反应的离子方程式为，
故答案为：乙；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

点评 本题考查了物质制备实验探究，物质性质和生产流程中发生的化学反应的分析判断，实验基本操作的灵活运用及样品纯度的计算为解题关键，题目难度中等．