Question

13．硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大苏打”，又称“海波”．已知Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，不溶于乙醇．它受热、遇酸易分解，在空气中易被氧化．某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）．反应原理为2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂．
Ⅰ．（图1）制备Na₂S₂O₃

（1）①仪器b的名称蒸馏烧瓶，d中盛放的试剂是氢氧化钠溶液．
②b中制备SO₂，反应的化学方程式Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
③反应开始后，要控制SO₂生成速率，可以采取的措施有控制反应温度或调节酸的滴加速度等（写出一条即可）．
Ⅱ．分离Na₂S₂O₃并测定含量（图2）
（2）为了减少产品损失，操作①时需趁热过滤．操作②是过滤、洗涤、干燥，其中洗涤操作时用
乙醇做洗涤剂．干燥操作时（装置如图3所示），通入H₂的目的是排出空气，防止硫代硫酸钠被氧化．
（3）制得的粗晶体中往往含有少量杂质．为了测定粗产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的含量，采用在酸性条件下用KMnO₄标准液滴定的方法（假设粗产品中的杂质与酸性KMnO₄溶液不反应）．称取1.50g粗产品溶于水，用0.20mol•L^-1KMnO₄溶液（加适量稀硫酸酸化）滴定，当溶液中S₂O₃^2-全部被氧化时，消耗高锰酸钾溶液体积40.00mL．（5S₂O₃^2-+8MnO₄^-+14H⁺═8Mn²⁺+10SO₄^2-+7H₂O）
①KMnO₄溶液置于酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
②若滴入最后一滴高锰酸钾标准液后，溶液恰好由无色变浅紫红色，且半分钟不褪色，则达到滴定终点．
③产品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数为82.7%（保留小数点后一位）．

Answer 1

分析 （1）①由仪器结构可知，仪器b为蒸馏烧瓶；蒸馏烧瓶中浓硫酸与亚硫酸钠反应制备SO₂，c装置中制备Na₂S₂O₃，d装置吸收多余的二氧化硫，防止污染空气；
②b中制备SO₂，浓硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫与水；
③控制反应温度或调节酸的滴加速度等控制SO₂生成速率；
（2）需要趁热过滤，防止硫代硫酸钠晶体析出；
硫酸硫酸钠易溶于水，不溶于乙醇，为减少溶解单质的损失，应用乙醇洗涤；
硫代硫酸钠在空气中易被氧化；
（3）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管；
②Na₂S₂O₃反应完毕，再加入KMnO₄标准溶液，颜色不褪去；
③由方程式可知n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$n（KMnO₄），进而计算Na₂S₂O₃•5H₂O在产品中的质量分数．

解答 解：（1）①由仪器结构可知，仪器b为蒸馏烧瓶；蒸馏烧瓶中浓硫酸与亚硫酸钠反应制备SO₂，c装置中制备Na₂S₂O₃，d装置吸收多余的二氧化硫，防止污染空气，应用氢氧化钠溶液吸收，
故答案为：蒸馏烧瓶；氢氧化钠溶液；
②b中制备SO₂，浓硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
③反应开始后，要控制SO₂生成速率，可以采取的措施有：控制反应温度或调节酸的滴加速度等，
故答案为：控制反应温度或调节酸的滴加速度等；
控制SO₂生成速率；
（2）需要趁热过滤，防止硫代硫酸钠晶体析出；
硫酸硫酸钠易溶于水，不溶于乙醇，为减少溶解单质的损失，应用乙醇洗涤；
用氢气排出空气，防止硫代硫酸钠被氧化，
故答案为：趁热过滤；乙醇；排出空气，防止硫代硫酸钠被氧化；
（3）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中，
故答案为：酸式；
②Na₂S₂O₃反应完毕，滴入最后一滴高锰酸钾标准液后，溶液恰好由无色变浅紫红色，且半分钟不褪色，说明反应到达终点，
故答案为：滴入最后一滴高锰酸钾标准液后，溶液恰好由无色变浅紫红色，且半分钟不褪色；
③由方程式可知n（Na₂S₂O₃•5H₂O）=n（S₂O₃^2-）=$\frac{5}{8}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{8}$×0.04L×0.2mol/L=0.005mol，则m（Na₂S₂O₃•5H₂O）=0.005mol×248g/mol=1.24g，则Na₂S₂O₃•5H₂O在产品中的质量分数为$\frac{1.24g}{1.5g}$×100%=82.7%，
故答案为：82.7%．

点评 本题考查物质制备实验、物质含量测定等，题目综合性较强，关键是对原理的理解，注意制备中渗入环保意识，熟练掌握元素化合物知识与实验制备基本原则，题目难度中等．