Question

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO₂生成。

（1）Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响，完成有关的实验设计表(已知各溶液体积均为5 mL)：

实验编号	T/K	c(Na2S2O3)/ mol·L－1	c(H2SO4)/ mol·L－1	实验目的
①	298	0.1	0.1	实验①和②探究温度对该反应速率的影响；实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响
②	308
③		0.2
④		0.1

 

（2）Na₂S₂O₃还具有很强的还原性，Na₂S₂O₃溶液与足量氯水反应的化学方程式为：

________                                      (提示：S元素被氧化为SO)。

（3）现有一瓶Na₂S₂O₃固体，可能含有Na₂SO₄固体，请设计实验验证，写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂： 1 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 HNO₃、1 mol·L^－1 HCl、1 mol·L^－1 NaOH、0.1 mol·L^－1 BaCl₂、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：
步骤3：

 

Answer 1

【答案】

（16分）

(1) 表格内每空1分，共6分

实验编号	T/K	c(Na2S2O3)/mol·L－1	c(H2SO4)/mol·L－1
①
②		0.1	0.1
③	298		0.1
④	298		0.2(不填0.1的均给分)

 

（2）Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O =Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄(2分，未配平给1分)

（或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=2NaCl+6HCl+2H₂SO₄)

（3）

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：向试管中加入过量1 mol·L－1 HCl溶液，充分振荡，静置(2分)	有淡黄色沉淀生成(2分)
步骤3：取上层清液于另一试管中，滴加少量0.1 mol·L－1BaCl2溶液(2分)	有白色沉淀生成，证明固体中混有Na2SO4(2分) [或无白色沉淀生成，证明固体中无Na2SO4]

 

步骤2：步骤与现象、结论不株连。未写“过量”扣1分；缺少“充分振荡”扣一分。现象和结论中：刺激性气味气体或气泡产生可给分。

步骤3：无“少量”不扣分，将BaCl₂写成Ba(NO₃)₂的不得分，不株连现象和结论

【解析】

试题分析：（1）设计对比实验时，必须其他变量保持不变，只有一个变量；依题意可知，①与②的目的是探究温度对化学反应速率的影响规律，因此两种反应物的起始浓度应保持不变，都是0.1mol/L；①与③的目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响规律，则温度都是298K、硫酸的初始浓度都是0.1mol/L；①与④的目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响规律，则温度都是298K、硫代硫酸钠的初始浓度都是0.1mol/L，硫酸的初始浓度变为0.2mol/L或其它合理的答案；（2）书写陌生的氧化还原反应时，先确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，再确定化合价升降数目，然后根据最小公倍数法确定氧化剂和还原剂的系数，最后用观察法配平其它物质的系数；综上所述，该反应为Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O === Na₂SO₄+8HCl+H₂SO₄或Na₂S₂O₃+4Cl₂+5H₂O === 2NaCl+6HCl+2H₂SO₄；（3）硫酸钠常用硫酸根离子的沉淀法检验，但是Na₂S₂O₃也能与氯化钡溶液产生白色沉淀，干扰硫酸钠的检验，所以需要先除去样品中的Na₂S₂O₃；由于Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO₂生成，加硫酸会引入硫酸根离子，硝酸能将硫代硫酸根离子氧化为硫酸根离子，干扰硫酸根离子的检验，因此步骤2中只能加入过量1 mol·L^－1 HCl溶液，充分振荡，静置，有淡黄色沉淀生成或产生有刺激性气味的气体，说明Na₂S₂O₃已经被转化为NaCl、单质硫和SO₂；除去硫代硫酸根离子之后，取上层清液于另一试管中，滴加少量0.1 mol·L^－1BaCl₂溶液，振荡，有白色沉淀生成，证明固体中混有Na₂SO₄[或无白色沉淀生成，证明固体中无Na₂SO₄]。

考点：考查探究实验，涉及设计实验方案探究外界条件对化学反应速率的影响、氧化还原反应方程式的书写和配平、设计实验方案检验硫酸钠的存在、设计实验方案除去硫酸钠中的硫代硫酸钠等。