Question

14．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品．工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，实验室可用如图1装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）=Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）   （I）
2H₂S（aq）+SO₂（g）=3S（s）+2H₂O（l）                 （II）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）                  （III）
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸．装置E中为NaOH溶液．
（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1．
（3）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择c．
a．蒸馏水                    b．饱和Na₂SO₃溶液
c．饱和NaHSO₃溶液            d．饱和NaHCO₃溶液
（4）实验中，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度．
（5）已知反应（III）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清（或浑浊消失）．
（6）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩冷却，过滤，洗涤，干燥，即得到粗产品（主要含有Na₂S₂O₃•5H₂O和其他杂质）．某兴趣小组为测定该产品纯度，准确称取4.96　g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000　mol•L?¹碘的标准溶液滴定．反应原理为：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I?，滴定至终点时，滴定起始和终点的液面位置如图2，则产品的纯度为18.1%．经仪器分析，该产品纯度为16%，分析该兴趣小组测定产品纯度偏差的原因（忽略人为误差）粗产品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水体积偏大．[M（Na₂S₂O₃•5H₂O）=248g/mol]．

Answer 1

分析 装置A中制备二氧化硫，C中二氧化硫、硫化钠与亚硫酸钠反应生成Na₂S₂O₃，E装置进行尾气处理，防止污染空气，可以盛放氢氧化钠反应，D为安全瓶，防止倒吸，装置B可用来观察SO₂的生成速率，也可以根据长颈漏斗中液面变化判断装置是否发生堵塞等作用．
（1）液柱高度保持不变，说明气密性良好；D中左侧为短导管，为安全瓶，防止倒吸；装置E起到吸收尾气中SO₂、H₂S的作用；
（2）根据题目所给3个反应，可得出对应关系：2Na₂S～2H₂S～3S～3 Na₂SO₃，2Na₂S反应时同时生成2Na₂SO₃，还需要1Na₂SO₃；
（3）观察SO₂的生成速率，则二氧化硫通过溶液不能与SO₂反应，有气泡逸出；
（4）通过分液漏斗的活塞控制滴加硫酸的速度，可以控制产生二氧化硫的速率；
（5）根据C中发生的反应可知，烧瓶C中反应达到终点发生的反应为硫与亚硫酸钠反应生成硫代硫酸钠；
（6）根据图示的滴定管中液面读出初读数、终读数，然后计算出消耗碘的标准溶液体积，根据反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），然后碘单质的物质的量计算出Na₂S₂O₃•5H₂O质量及产品的纯度；产品纯度测量值偏大，粗产品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水体积偏大．

解答 解：（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变，则气密性良好；D中左侧为短导管，为安全瓶，防止倒吸；装置E起到吸收尾气中SO₂、H₂S的作用，可选用NaOH溶液，
故答案为：液柱高度保持不变；防止倒吸；NaOH；
（2）装置A中反应的化学方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，根据题目所给3个反应，可得出对应关系：2Na₂S～2H₂S～3S～3Na₂SO₃，2Na₂S反应时同时生成2Na₂SO₃，还需要1Na₂SO₃，所以烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1；
（3）观察SO₂的生成速率，是通过观察溶液中产生气泡的快慢来判断，所以溶液不能与SO₂反应，选项中只有饱和NaHSO₃溶液与二氧化硫不反应，
故答案为：c；
（4）分液漏斗有玻璃活塞，通过控制分液漏斗的活塞控制滴加硫酸的速度，可以控制产生二氧化硫的速率，所以为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是控制滴加硫酸的速度，
故答案为：控制滴加硫酸的速度；
（5）根据C中发生的反应可知，烧瓶C中反应达到终点发生反应为硫与亚硫酸钠反应生成硫代硫酸钠，反应的现象为溶液变澄清（或混浊消失），
故答案为：溶液变澄清（或浑浊消失）；
（6）根据图示的滴定管中液面可知，滴定管中初始读数为0.00mL，滴定终点液面读数为18.10mL，所以消耗碘的标准溶液体积为18.10mL-0.00mL=18.10mL；
根据反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，n（S₂O₃^2-）=2n（I₂），所以4.96g产品中含有Na₂S₂O₃•5H₂O质量为：0.1000 mol•L^-1×18.10×10^-3L×2×248g/mol=0.89776g，故则产品的纯度为：$\frac{0.89776g}{4.96g}$×100%=18.1%，经仪器分析，该产品纯度为16%，产品纯度测量值偏大，粗产品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水体积偏大，
故答案为：18.1%；粗产品中含有Na₂SO₃（或Na₂S）可以消耗I₂，使消耗的碘水体积偏大．

点评 本题考查实验方案的分析与评价，涉及气密性检验、离子检验、对操作的分析评价、化学计算等，侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查，（2）为易错点，也可以利用总反应的分析，题目难度中等．