Question

【题目】硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料，可用作分析试剂及鞣革的还原剂，易溶于水，受热、遇酸易分解。Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，某化学兴趣小组在实验室中用如图所示装置(加热装置及部分夹持装置已略去)模拟其生产过程并探究其化学性质。

烧瓶C中发生如下反应：

Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq) ①

2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ②

S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) ③

Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O

(1)加入药品之前须进行的操作是_________；装置D的作用是______________；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的试剂最好选用________(填字母)。

A.蒸馏水　　　　　　　 B.饱和Na2SO3溶液

C.饱和NaHSO3溶液 D.饱和NaHCO3溶液

(2)为保证硫代硫酸钠的产量，实验中产生的SO2不能过量，原因是_________；所制得的粗产品可以通过________方法进一步提纯得到纯Na2S2O3·5H2O。

Ⅱ.测定产品纯度

准确称取w g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.10 mol·L－1I2的标准溶液滴定。反应原理为2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。

(3)滴定至终点时的现象：______________。滴定起始和终点时I2的标准溶液液面位置如图所示，则消耗I2的标准溶液的体积为________mL。产品的纯度为________(设Na2S2O3·5H2O的相对分子质量为M，列出用M、w表示的表达式)。

Ⅲ.探究Na2S2O3的部分化学性质

(4)（提出假设）　

假设一：Na2S2O3与Na2SO4的结构相似，化学性质也应该相似，因此，室温时Na2S2O3溶液的pH=7。

假设二：从S的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。

（验证假设）　配制适量Na2S2O3溶液，进行如下实验，请将实验补充完整。

	实验操作	实验结论 或现象	现象解释(用离子 方程式表示)
假设一	________	溶液pH=8	________
假设二	向溴水中 滴入适量 Na2S2O3 溶液	溴水褪色	________

实验结论：________________________________________。

Ⅳ.Na2S2O3的应用

(5)Na2S2O3的商品名为“海波”，俗称“大苏打”，化学上常用于滴定实验。为测定某K2Cr2O7溶液的浓度，研究小组的同学准确量取10.00 mL K2Cr2O7溶液于锥形瓶中，加入过量KI固体和适量稀H2SO4，滴加几滴指示剂，用0.10 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，进行3次平行实验后，测得平均消耗Na2S2O3溶液的体积为30.00 mL，则c(K2Cr2O7)=________mol·L－1。(已知：Cr2O72-+6I-+14H＋=2Cr3++3I2+7H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)

Ⅴ.探究与反思

(6)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将实验方案补充完整。

取适量产品配成稀溶液，___________________(所需试剂从BaCl2溶液、稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)。

Answer 1

【答案】检查装置气密性 防止倒吸 C 若SO2过量，溶液显酸性，产物分解，产率降低 重结晶 溶液由无色变蓝色，且半分钟内不褪色 18.10 % 用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，再与标准比色卡对照(或用pH计测量Na2S2O3溶液的pH) S2O32-+H2OHS2O3-+OH- S2O32-+4Br2+5H2O=2SO42-+8Br-+10H+ Na2S2O3溶液呈碱性，且具有还原性(或假设一不成立，假设二成立) 0.05 滴加足量BaCl2溶液有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀部分溶解，并产生有刺激性气味的气体，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4

【解析】

(1)有气体参加的反应，组装好仪器，应该先检查气密性，装置D可以防止倒吸现象的发生，装置B观察SO2的生成速率，试剂不能溶解、反应消耗SO2；

(2)根据SO2的水溶液显酸性对硫代硫酸钠的存在的影响分析；利用Na2S2O3·5H2O的溶解度受温度的影响变化较大分析提纯方法；

(3)利用Na2S2O3与I2反应产生I-，及过量的I2遇淀粉溶液变为蓝色判断滴定终点，根据物质反应转化关系计算Na2S2O3的物质的量及质量，进而可得其纯度；

(4)根据测定溶液pH方法确定实验操作，利用盐的水解规律分析溶液pH大小；

利用Br2具有氧化性，Na2S2O3具有还原性，二者发生氧化还原反应分析判断；

(5)根据反应方程式，找到Na2S2O3与K2Cr2O7的关系式，然后计算；

(6)利用BaSO4不溶于水，也不溶于酸，而BaSO3不溶于水，却能溶于酸，反应放出SO2分析。

(1)组装好仪器，在加入药品前应先检查装置的气密性；装置D为安全瓶，可以防止倒吸现象的发生；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，则所选试剂应不与SO2反应，且SO2在其中的溶解度较小，最好选用饱和NaHSO3溶液，故合理选项是C；

(2)由题意可知硫代硫酸钠受热、遇酸易分解，若SO2过量，SO2溶于水复原产生H2SO3，使溶液显酸性，导致硫代硫酸钠分解，使物质产率降低；Na2S2O3·5H2O的溶解度受温度的影响变化较大，所以通常采用重结晶的方法提纯该晶体产物。

(3)Na2S2O3与I2反应产生I-，因此当Na2S2O3反应完全，过量的I2遇淀粉溶液变为蓝色。故滴定至终点时，溶液颜色的变化是由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色。根据滴定起始和终点的液面位置图可知反应消耗I2的标准溶液的体积为18.10 mL。n(I2)=0.10 mol/L×0.01810L=1.81×10-3mol；根据2S2O32-+I2=S4O62-+2I-中关系式2S2O32-～I2可知n(Na2S2O3)=2×1.81×10-3mol=3.62×10-3mol，所以产品的纯度为×100%=%。

(4)假设一的实验结论是溶液的pH=8，则实验目的是测定溶液的pH，具体操作是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，半分钟后将试纸颜色与标准比色卡对照，即得该溶液的pH大小。Na2S2O3是强碱弱酸盐，在溶液中S2O32-发生水解作用，消耗水电离产生的H+，使水的电离平衡正向移动，最终当达到平衡时，溶液中c(OH-)>c(H+)，所以溶液呈碱性，水解反应的离子方程式是S2O32-+H2OHS2O3-+OH-。假设二的实验现象是溴水褪色，证明Na2S2O3有还原性，发生反应的离子方程式是S2O32-+4Br2+5H2O=2SO42-+8Br-+10H+，使溶液褪色，故实验结论是Na2S2O3溶液呈碱性，且Na2S2O3具有还原性。

(5)根据所给离子方程式Cr2O72-+6I-+14H＋=2Cr3++3I2+7H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-可得对应关系式K2Cr2O7～6Na2S2O3，则c(K2Cr2O7)=×n(Na2S2O3)÷V=×0.10mol/L×0.03 L÷0.01 L=0.05mol/L。

(6)题干中给出Na2S2O3稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。则可取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成。经过滤并用蒸馏水洗涤沉淀后，向沉淀中加入足量稀盐酸，若固体部分溶解，产生无色有刺激性气味的气体，就证明产品中含有Na2SO3和Na2SO4。