Question

18．Na₂S₂O₃是化学定量实验中的常用物质，用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加热反应，可以制得Na₂S₂O₃．已知10℃和70℃时，Na₂S₂O₃在100g水中的溶解度分别为60.0g和212g．常温下，从溶液中析出的晶体是Na₂S₂O₃•5H₂O．
现实验室欲制取Na₂S₂O₃•5H₂O晶体，步骤如下：
①称取12.6g Na₂SO₃于烧杯中，溶于80.0mL水．
②另取4.0g硫粉，用少许乙醇润湿后，加到上述溶液中．
③用小火加热至微沸，反应约1小时后过滤．
④滤液在经过蒸发浓缩、冷却结晶后析出Na₂S₂O₃•5H₂O晶体．
⑤进行减压过滤并干燥．
（1）加入的硫粉用乙醇润湿的目的是增加反应物接触面积，提高反应速率．
（2）步骤④应采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶．
（3）滤液中除Na₂S₂O₃和可能未反应完全的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是Na₂SO₄．它是由由于Na₂SO₃被空气氧化而产生的．如果滤液中该杂质的含量不很低，其检测的方法是：取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含．
（4）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所能得到的Na₂S₂O₃•5H₂O的质量，你认为B．
A．前面提供的数据已经足够
B．还需要提供100℃时溶液的密度（1.14g/cm³）
C．还需要提供结晶后剩余溶液的体积（10.0mL）
（5）为了测产品的纯度，称取7.440g产品，配制成250mL溶液，用移液管移取25.00mL于锥形瓶中，再用浓度为0.0510mol/L的I₂水进行滴定（2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-），平行3次实验，消耗I₂的体积为30.88mL．则所得产品的纯度为105%．你认为影响纯度的主要因素是其含有的Na₂SO₃也会和I₂发生反应，从而影响纯度．

Answer 1

分析 （1）硫粉难溶于水、微溶于乙醇，乙醇湿润可以使硫粉易于分散到溶液中，硫在酒精中微溶，可以增大接触面积，提高反应速率；
（2）溶液中得到溶质固体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等步骤得到；
（3）由于S₂O₃^2?具有还原性，易被氧气氧化成硫酸根离子可知杂质为硫酸钠，依据硫酸根离子检验方设计实验检验；
（4）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所能得到的Na₂S₂O₃•5H₂O的质量，需要知道10℃时Na₂S₂O₃的溶解度，以及100℃时溶液的密度和Na₂SO₃与S粉完全反应后生成的Na₂S₂O₃的质量分析；
（5）依据化学反应方程式2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₄^2-+2I^-计算即可，测定样品的纯度就是以碘标准溶液为标准的，如果滴定终点没有控制好，碘标准溶液滴加过量也会和亚硫酸钠反应．

解答 解：（1）硫粉难溶于水微溶于乙醇，所以硫粉在反应前用乙醇湿润是使硫粉易于分散到溶液中，有利于硫粉和Na₂SO₃溶液充分接触，加快反应速率
故答案为：增加反应物接触面积，提高反应速率；
（2）通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等步骤得到溶液中的溶质固体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（3）S₂O₃^2?具有还原性，能够被氧气氧化成硫酸根离子，滤液中除Na₂S₂O₃和可能未反应完全的Na₂SO₃外，存在被氧化产物硫酸钠，所以可能存在的杂质是硫酸钠，其检测的方法依据硫酸根离子检验：取出少许溶液，加盐酸至酸性后，区上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液．则加入的盐酸发生两个反应的化学方程式为：Na₂SO₃+2HCl═SO₂↑+H₂O+2NaCl，Na₂S₂O₃+2HCl=S↓+SO₂↑+H₂O+2NaCl，取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含，
故答案为：取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含；
（4）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所能得到的Na₂S₂O₃•5H₂O的质量，需要知道10℃时Na₂S₂O₃的溶解度，以及100℃时溶液的密度和Na₂SO₃与S粉完全反应后生成的Na₂S₂O₃的质量，故选B，
故答案为：B；
（5）碘的物质的量为：0.0510mol•L^-l×0.03088L=0.0015748mol，
2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，
2       1
x      0.0015748mol
解x=0.0031496mol，故Na₂S₂O₃•5H₂O的物质的量为0.0031492mol，质量为：0.0031492×248g/mol=0.7811g，
则称取7.440g产品，配制成250mL溶液中，Na₂S₂O₃•5H₂O的质量为=0.7811g×$\frac{250}{25}$=7.811g
故产品的纯度为：$\frac{7.811g}{7.44g}$×100%=105%，
碘单质有强的氧化性，Na₂SO₃具有还原性，Na₂SO₃会和I₂发生反应，从而影响纯度，
故答案为：105%；含有的Na₂SO₃也会和I₂发生反应，从而影响纯度．

点评 本题考查了试剂的作用、物质的推断、滴定的计算、方程式的书写等知识，（5）计算量较大，题目难度较大，注意关系式的应用．