Question

8．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗称“海波”，又名“大苏打”，在纺织工业中用于棉织品漂白后的脱氯剂、染毛织物的硫染剂、靛蓝染料的防白剂、纸浆脱氯剂、医药工业中用作洗涤剂、消毒剂和褪色剂等，它易溶于水，难溶于乙醇，加热易分解，具有较强的还原性和配位能力．它是冲洗照相底片的定影剂，棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．
（1）某实验室模拟工业硫化碱制取（2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂）硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图（c）：a的装置名称蒸馏烧瓶，装置C的作用吸收反应生成的CO₂和多余的SO₂，防止污染空气
（2）工业上还可以用亚硫酸钠法（亚硫酸钠和硫粉通过化合反应）制得，装置如图（a）所示．
已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶解度曲线如图（b）所示．
①Na₂S₂O₃•5H₂O的制备：
步骤1：如图连接好装置后，检查A、C装置气密性的操作是关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好．
步骤2：加入药品，打开K₁、关闭K₂，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸并加热．写出烧瓶内发生反应的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．装置B、D的作用是吸收SO₂，防止污染．
步骤3：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．当C中溶液的pH接近7时，打开K2、关闭K1并停止加热；C中溶液要控制pH的理由是Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在．
步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
②Na₂S₂O₃性质的检验：
向足量的新制氯水中滴加Na₂S₂O₃溶液，氯水颜色变浅，再向溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，据此认为Na₂S₂O₃具有还原性．该方案是否正确并说明理由不正确，因为氯水中含有Cl^-．
③常用Na₂S₂O₃溶液测定废水中Ba²⁺浓度，步骤如下：取废水25.00mL，控制适当的酸度加入足量K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解，此时CrO₄^2-全部转化为Cr₂O₇^2-；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉溶液作指示剂，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液进行滴定，反应完全时，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反应的离子方程式为：
a．Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；      b．I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
则该废水中Ba²⁺的物质的量浓度为0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知a的装置名称；装置A是制取SO₂的装置，在反应过程中生成的CO₂和多余的SO₂会从三颈烧瓶中逸出，所以装置C是尾气处理装置；
（2）①步骤1：利用气体热胀冷缩性质，检验装置气密性；
步骤2：铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；二氧化硫不能排放到空气中，应有尾气处理装置；
步骤3：硫代硫酸钠在酸性溶液中不稳定，应控制溶液为弱碱性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步骤4：从溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品；
②氯水中氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯水中一定有氯离子；
③由题意可知，BaCrO₄用盐酸溶解转化为Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得关系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，结合消耗的Na₂S₂O₃利用关系式计算溶液中n（Ba²⁺），进而计算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）由图可知a的装置名称为蒸馏烧瓶；装置A是制取SO₂的装置，在反应过程中生成的CO₂和多余的SO₂会从三颈烧瓶中逸出，所以装置C是尾气处理装置，
故答案为：蒸馏烧瓶；吸收反应生成的CO₂和多余的SO₂，防止污染空气；
（2）①步骤1：利用气体热胀冷缩性质，检验装置气密性，具体操作为：关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好，
故答案为：关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好；
步骤2：铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；SO₂是大气污染物，需要尾气处理，则装置B、D中应盛放氢氧化钠溶液，用来吸收SO₂，防止污染环境；Na₂S₂O₃•5H₂O受热易分解，所需冷却结晶，所以从滤液中获取Na₂S₂O₃•5H₂O需蒸发浓缩冷却结晶等操作，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；吸收SO₂，防止污染；
步骤3：步骤3：由于Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在，碳酸钠的作用是起反应物作用及提供碱性环境，
故答案为：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在；
步骤4：从溶液中获得晶体，需要蒸发浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品，
故答案为：蒸发浓缩；
②因为氯水中氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯水中一定有氯离子，所以加入硝酸银生成沉淀，不能证明因Na₂S₂O₃具有还原性，氯离子是氯气做氧化剂生成的，
故答案为：不正确，因为氯水中含有Cl^-；
③由题意可知，BaCrO₄用盐酸溶解转化为Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得关系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，消耗的Na₂S₂O₃为0.018L×0.01mol/L，则n（Ba²⁺）=0.018L×0.01mol/L×$\frac{1}{3}$=0.00006mol，故溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{0.00006mol}{0.025L}$=0.0024mol/L，
故答案为：0.0024mol/L．

点评 本题考查了有关硫代硫酸钠的知识，理解工艺流程，掌握实验操作与设计及物质性质是解答的关键，题目难度中等．