Question

2．Na₂S₂O₃可做分析试剂．它易溶于水，遇酸易分解．某研究小组进行如下实验：
【实验一】Na₂S₂O₃•5H₂O的制备
I 实验原理：Na₂SO₃（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）
II 实验装置：如图1所示，有关物质的溶解度曲线如图2所示：

III 实验步骤：
（1）检查装置气密性，按图1所示加入试剂，其中装置B和D中加的是NaOH溶液，装置 C中的硫粉应事先研细并用乙醇润湿，否则会影响降低反应速率（或会减少产量）．
（2）打开K₁、关闭K₂，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热，烧瓶内发生反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．
（3）当C中溶液的pH接近7时，打开K₂、关闭K₁并停止加热．采取该措施的理由是防止SO₂过量，溶液呈现酸性，导致生成的Na₂S₂O₃分解．
（4）将C中的混合液过滤，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，可得粗产品Na₂S₂O₃•5H₂O．
IV 产品检测：
（5）粗产品中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质，利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作，现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液
【实验二】自来水中余氯的测定
含氯消毒剂给自来水消毒后有余氯．测定自来水中余氯含量的方案如下：在250mL碘量瓶中（或具塞锥形瓶中）放置0.5g碘化钾，加10mL稀硫酸，准确量取流动水样100mL（打开自来水龙头，待水流数十秒后再取水样）置于碘量瓶，迅速塞上塞摇动，见水样呈淡黄色，加1ml淀粉溶液变蓝，则说明水样中有余氯．再以C mol/L标准Na₂S₂O₃溶液滴定，至溶液蓝色消失呈无色透明溶液，记下硫代硫酸钠溶液的体积．
（已知：滴定时反应的化学方程式为I₂+2Na₂SO₃═2NaI+Na₂S₄O₆）
（6）若该自来水是以漂白粉消毒，能说明水样中有余氯的反应离子方程式为ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O．
（7）按上述方案实验，消耗标准Na₂S₂O₃溶液V mL，该次实验测得自来水样品中余氯量（以游离Cl₂计算）为355VCmg•L^-1．在上述实验过程中，若“塞上塞摇动”动作不够迅速，则测得结果偏高（填“偏高”“偏低”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）B和D是为了吸收多余的二氧化硫，可以用NaOH溶液吸收；把硫研细，增大接触面积，加快反应速率，S微溶于酒精，所以C中的硫粉应事先研细并用乙醇润湿，否则会降低反应速率；
（2）烧瓶内铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和水，据此写出反应的化学方程式；
（3）防止SO₂过量，溶液呈现酸性，导致生成的Na₂S₂O₃分解；
（4）从滤液中获得Na₂S₂O₃•5H₂O时，不能直接加热蒸干，否则无法获得Na₂S₂O₃•5H₂O，需要通过蒸发浓缩、冷却结晶的操作方法；
（5）取少量产品溶于足量稀盐酸，再利用氯化钡溶液检验是否含有了酸根离子；
（6）漂白粉的有效成分是次氯酸根，次氯酸根检验强氧化性，可以将碘离子氧化得碘单质，自身被还原为氯离子；
（7）根据Cl₂～I₂～2Na₂S₂O₃计算余氯量，动作不迅速，空气中的氧气在酸性条件下可把碘离子氧化生成单质碘，消耗硫代硫酸钠的体积会增大．

解答 解：（1）B和D是为了吸收多余的二氧化硫，所以装的是NaOH溶液；把硫研细，增大接触面积，加快反应速率，S微溶于酒精，所以C中的硫粉应事先研细并用乙醇润湿，否则会降低反应速率，
故答案为：NaOH溶液；降低反应速率（或会减少产量）；
（2）打开K₁、关闭K₂，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热，烧瓶内生成二氧化硫气体，发生反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）SO₂过量，溶液呈现酸性，导致生成的Na₂S₂O₃分解，
故答案为：防止SO₂过量，溶液呈现酸性，导致生成的Na₂S₂O₃分解；
（4）从滤液中获得Na₂S₂O₃•5H₂O，不能直接蒸干，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）检验样品中是否含有硫酸钠的方案为：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质，
故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质；
（6）漂白粉的有效成分是次氯酸根，次氯酸根检验强氧化性，可以将碘离子氧化得碘单质，自身被还原为氯离子，反应离子方程式为：ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O，
故答案为：ClO^-+2I^-+2H⁺=Cl^-+I₂+H₂O；
（7）根据Cl₂～I₂～2Na₂S₂O₃，可知n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×V×10^-3L×Cmol/L，氯气质量为=$\frac{1}{2}$×V×10^-3L×Cmol/L×71g/mol=3.55VC×10^-2g=35.4VC mg，故余氯量（以游离Cl₂计算）为 $\frac{35.5VCmg}{0.1L}$=355VC mg/L；
动作不迅速，空气中的氧气在酸性条件下可把碘离子氧化生成单质碘，消耗硫代硫酸钠的体积会增大，所以结果偏高，
故答案为：355VC；偏高．

点评 本题考查制备方案的设计，题目难度中等，涉及对操作的分析评价、尾气吸收、方程式的书写、离子的检验、化学计算等知识，明确实验原理为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．