Question

用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加热反应可制Na₂S₂O₃。10 ℃和70 ℃时，Na₂S₂O₃在水中的溶解度分别为60.0 g和212 g。常温下，从溶液中析出的晶体是Na₂S₂O₃·5H₂O。现取15.1 g Na₂SO₃溶于80.0 mL水中，另取5.00 g硫粉加到上述溶液中，用小火加热，反应结束后过滤。滤液在100 ℃经蒸发、浓缩、冷却至10 ℃后析出Na₂S₂O₃·5H₂O晶体。

（1）滤液中除Na₂S₂O₃和可能未反应完全的Na₂SO₃外，最可能的杂质是__________。它是由________________而产生的。如果滤液中该杂质的含量不是很低，其检测方法是________________________________。

（2）设Na₂SO₃跟硫粉完全反应，将滤液蒸发浓缩后，冷却至70 ℃，溶液的体积约为30 mL，该溶液是否达到饱和？试通过计算说明。（70 ℃时，Na₂S₂O₃饱和溶液的密度为1.17 g·cm^-3）

(3)若要计算在100 ℃下将溶液蒸发至体积为30.0 mL，再冷却至10 ℃所能得到的Na₂S₂O₃·5H₂O的质量，你认为__________（填写1个选项字母）。

A.前面提供的数据已经足够

B.还需要提供100 ℃时溶液的密度（1.14 g·cm^-3）

C.还需提供结晶后剩余溶液体积（10.0 mL）

(4)根据第（3）小题的选择（如选A项则直接计算，如选B项或C项则可选用其数据计算），计算从10 ℃ 30.0 mL溶液中结晶析出的Na₂S₂O₃·5H₂O质量。

Answer 1

（1）Na₂SO₄  Na₂SO₃被O₂氧化  在滤液中先加入足量盐酸，过滤，再在滤液中加入适量BaCl₂溶液有沉淀  （2）未饱和  （3）B  （4）23.2 g

解析：(1)最可能的杂质是Na₂SO₄，它是Na₂SO₃被O₂氧化生成的，检测方法是：在滤液中先加入足量盐酸，过滤，再在滤液中加入适量BaCl₂溶液有沉淀。

（2）根据Na₂SO₃+S====Na₂S₂O₃可求出生成的Na₂S₂O₃质量（S过量）：

此为70 ℃时溶液中Na₂S₂O₃的质量。若依70 ℃时溶解度能判断出需水的量，但蒸发的水无法求出，因而不能直接判断，只能用假设与验证的思想方法来判断。

解法1：假设70 ℃时为饱和溶液，可计算出溶液应有的质量分数，再将其与饱和溶液质量分数比较。

解法2：假设70 ℃时为饱和溶液，可计算出溶液应有的密度，再将其与饱和溶液的密度比较。

解法3：假设70 ℃时为饱和溶液，可以算出溶液应有的体积，再将其与30 mL比较。

解法4：假设70 ℃时为饱和溶液，可计算出溶液中应有的Na₂S₂O₃质量，再将其与18.9 g比较。1.17 g·mL^-1×30 mL×=24 g＞18.9 g，所以尚未饱和。

解法5：假设70 ℃时为饱和溶液，可求出溶解度数值与212 g是否相等。

（3）如果要求10 ℃时30.0 mL溶液中析出的Na₂S₂O₃·5H₂O质量，还需知道溶液中水的质量，前面提供的数据无法求解，A项不能选。m(H₂O)=m_溶液-m(Na₂S₂O₃),m_溶液=V_溶液×ρ_溶液，可求出水的质量，故选B项。结晶后的母液ρ不知，则无法求出母液质量，因而也无法求母液中的Na₂S₂O₃质量，C项不能选。

（4）利用第（3）小题中B项数据计算：设析出Na₂S₂O₃·5H₂O的质量为x。

解得：x=23.2 g。