Question

4．（制备型实验题）
Na₂S₂O3?5H₂O在化学定量分析中常用作基准物质，实验室制备原理为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂．现设计如下装置（夹持仪器省略）进行实验．

（1）A中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）C中所盛试剂可能是NaOH溶液；若要停止A中的化学反应，除取下酒精灯加热外，还可以采取的操作是将铜丝抽离液面停止反应．
（3）甲同学在加热A后，发现液面下的铜丝变黑．该同学对黑色生成物提出如下假设：
①可能是CuO；         ②可能是Cu₂O；         ③可能是CuS
乙同学认为假设②一定不成立，依据是Cu₂O是砖红色；该同学设计如下实验进一步验证黑色物质的组成：
基于上述假设分析，黑色物质的组成为CuS（填化学式）．
（4）实验室用Na₂S₂O₃标准溶液测定废水中Ba²⁺的浓度，过程如下：（已知：2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-）．
废水25.00mL$→_{过滤}^{足量K_{2}CrO_{4}溶液}$BaCrO₄固体$→_{稀盐酸}^{过量HI}$I₂、Cr³⁺、Ba²⁺、Cl^-$\stackrel{Na_{2}S_{2}O_{3}溶液}{→}$终点   
①写出BaCrO₄沉淀与过量HI、HCl溶液反应的离子方程式：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O；
②若以淀粉为指示剂，则达到滴定终点时的现象是滴入最后一滴，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；
③若Na₂S₂O₃标准溶液的浓度为0.0030mol?L^-1，消耗该Na₂S₂O₃标准溶液的体积如图3所示，则废水中Ba²⁺的浓度为0.0011mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）在加热条件下，Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，应该用碱性溶液吸收；还可以将Cu和浓硫酸分离；
（3）Cu₂O为砖红色固体；根据图片知该黑色固体不溶于稀硫酸，不能是CuO；
（4）①BaCrO₄和过量HI反应生成I₂、Cr³⁺、Ba²⁺，该反应中Cr元素化合价由+6价变为+3价、I元素化合价由-1价变为0价；
②碘遇淀粉试液变蓝色；
③根据硫代硫酸钠的物质的量计算碘的物质的量，根据碘和钡离子之间的关系计算钡离子物质的量浓度．

解答 解：（1）在加热条件下，Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应方程式为Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，应该用碱性溶液吸收，所以C可能是NaOH溶液；还可以将Cu和浓硫酸分离，即将铜丝抽离液面而停止反应，
故答案为：NaOH溶液；将铜丝抽离液面停止反应；
（3）Cu₂O为砖红色，该固体为黑色，所以不可能是Cu₂O；CuO属于碱性氧化物，能溶于稀硫酸，该黑色固体不溶于稀硫酸，所以不可能是CuO，只能是CuS，
故答案为：Cu₂O是砖红色；CuS；
（4）①BaCrO₄和过量HI反应生成I₂、Cr³⁺、Ba²⁺，该反应中Cr元素化合价由+6价变为+3价、I元素化合价由-1价变为0价，转移电子数为6，离子反应方程式为2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O，故答案为：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O；
②碘遇淀粉试液变蓝色，如果滴入最后一滴，溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色，说明到达滴定终点，
故答案为：滴入最后一滴，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色；
③根据2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-得n（I₂）=$\frac{1}{2}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{2}$×[（27.60-0.10）×10^-3]L×0.0030mol•L^-1=4.125×10^-2mol/L，根据2BaCrO₄+6H⁺+16I^-═3I₂+2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O得n（Ba²⁺）=$\frac{2}{3}$n（I₂）=$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$×0.04125=0.0275mmol，c（Ba²⁺）=0.0275mmol÷25.00mL=0.0011mol?L^-1，故答案为：0.0011mol•L^-1．

点评 本题以硫及其化合物为载体考查氧化还原反应离子方程式的书写、方程式的计算、探究物质组成等知识点，侧重考查学生分析推断、计算及知识综合应用能力，难点是钡离子浓度计算，明确方程式中各个物理量之间的关系，题目难度中等．