Question

8．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得：Na₂SO₃+S═Na₂S₂O₃．常温下溶液中析出晶体为Na₂S₂O₃•5H₂O．Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解；Na₂S₂O₃ 易溶于水，不溶于乙醇．在水中有关物质的溶解度曲线如图1所示．

Ⅰ．现按如下方法制备Na₂S₂O₃•5H₂O：将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在分液漏斗中，注入浓盐酸，在装置2中加入亚硫酸钠固体，并按上右图安装好装置．
（1）仪器2的名称为蒸馏烧瓶，装置6中可放入CD．
A．BaCl₂溶液      B．浓H₂SO₄      C．酸性KMnO₄溶液      D．NaOH溶液
（2）打开分液漏斗活塞，注入浓盐酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，并用磁力搅拌器搅动并加热，反应原理为：
 ①Na₂CO₃+SO₂═Na₂SO₃+CO₂             ②Na₂S+SO₂+H₂O═Na₂SO₃+H₂S
③2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O                 ④Na₂SO₃+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃
随着SO₂气体的通入，看到溶液中有大量浅黄色固体析出，继续通SO₂气体，反应约半小时．当溶液中PH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．溶液PH要控制不小于7的理由是：Na₂S₂O₃在酸性环境中不能稳定存在，S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O（用文字和相关离子方程式表示）．
Ⅱ．分离Na₂S₂O₃•5H₂O并测定含量：

（3）为减少产品的损失，操作①为趁热过滤，操作②是抽滤洗涤干燥，其中洗涤操作是用乙醇 （填试剂）作洗涤剂．
（4）蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止，蒸发时为什么要控制温度不宜过高温度过高会导致析出的晶体分解．
（5）制得的粗晶体中往往含有少量杂质．为了测定粗产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的含量，一般采用在酸性条件下用KMnO₄标准液滴定的方法（假定粗产品中杂质与酸性KMnO₄溶液不反应）．称取1.28g的粗样品溶于水，用0.40mol/L KMnO₄溶液（加入适量硫酸酸化）滴定，当溶液中S₂O₃^2-全部被氧化时，消耗KMnO₄溶液体积20.00mL．（5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O）  试回答：
①KMnO₄溶液置于酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
②滴定终点时的颜色变化：溶液刚由无色变为浅红色，半分钟内不褪色．
③产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数为96.9%．

Answer 1

分析 （1）根据仪器2的构造及使用方法写出其名称；根据装置6在实验中的作用选用试剂；
（2）根据酸性条件下硫代硫酸钠与氢离子反应生成二氧化硫和硫单质分析；
（3）操作①的目的是分离出用于吸收有色杂质的活性炭，则该操作为过滤，由于常温下溶液中析出晶体Na₂S₂O₃•5H₂O，为了避免产品损失，需要趁热过滤；Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇，为了减少损失，可以用乙醇为洗涤剂；
（4）根据“Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解”分析蒸发时要控制温度不宜过高的原因；
（5）①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够氧化碱式滴定管的橡胶管，只能使用酸式滴定管；
②反应结束前溶液为无色，反应结束后溶液中高锰酸根离子过量，溶液变为浅红色；
③根据n=cV计算出1.28g样品消耗的高锰酸钾的物质的量，根据根据反应计算出样品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物质的量，再根据质量分数的表达式计算出产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数．

解答 解：（1）根据图示装置可知，仪器2的名称为蒸馏烧瓶；
装置6是尾气吸收装置主要吸收二氧化硫污染性气体，选项中酸性KMnO₄溶液具有氧化性，能氧化二氧化硫生成硫酸吸收，氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，能吸收二氧化硫，而浓硫酸、氯化钡与二氧化硫不反应，不能吸收二氧化硫，所以CD正确，
故答案为：蒸馏烧瓶；CD；
（2）当溶液pH＜7时，溶液显示酸性，会发生反应：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O，所以Na₂S₂O₃在酸性环境中不能稳定存在，应该时溶液的pH不小于7，
故答案为：Na₂S₂O₃在酸性环境中不能稳定存在，S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂+H₂O；
（3）常温下溶液中析出晶体为Na₂S₂O₃•5H₂O，Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，为了避免析出Na₂S₂O₃•5H₂O导致产率降低，所以操作①过滤出活性炭时需要趁热过滤；洗涤晶体时为减少晶体损失，减少Na₂S₂O₃•5H₂O的溶解，依据Na₂S₂O₃易溶于水，不溶于乙醇的性质选择乙醇洗涤，且洗涤后乙醇易挥发，不引入新的杂质，
故答案为：趁热过滤；乙醇；
（4）由于Na₂S₂O₃•5H₂O于40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸发时温度过高会导致析出的晶体分解，降低了产率，
故答案为：温度过高会导致析出的晶体分解；
（5）①由于酸性高锰酸钾溶液能够氧化碱式滴定管的橡胶管，所以滴定过程中酸性高锰酸钾溶液不能用碱式滴定管盛放，应该用酸式滴定管，
故答案为：酸式；
②依据标定的原理可知，反应结束前溶液为无色，反应结束后溶液中高锰酸根离子过量，溶液变为浅红色，所以滴定终点的现象为：溶液刚由无色变为浅红色，半分钟内不褪色，
故答案为：溶液刚由无色变为浅红色，半分钟内不褪色； 
③20mL 0.40mol/L KMnO₄溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：n（KMnO₄）=0.40mol/L×0.02L=0.008mol，
根据反应5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O可知，1.28g的粗样品含有Na₂S₂O₃•5H₂O的物质的量为：n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$×n（KMnO₄）=0.005mol，
产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数为：$\frac{248g/mol×0.005mol}{1.28g}$×100%=96.9%，
故答案为：96.9%．

点评 本题通过Na₂S₂O₃•5H₂O的制备，考查了物质性质实验方案设计方法，为高考的高频题，难度中等，正确理解题干信息明确制备原理为解答此类题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．