Question

2．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大苏打”，又称为“海波”．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．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：

实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节螺旋夹，使反应产生的SO₂气体较均匀地通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，同时开启电磁搅拌器搅动．
②至析出的硫不再消失，控制溶液的pH接近7时，停止通入SO₂气体．
③抽滤所得的滤液，转移至蒸发皿中，水浴加热浓缩，直到溶液表面出现晶膜．
④冷却结晶、抽滤、洗涤．
⑤将晶体放入烘箱中，在40～45℃左右干燥50～60min，称量．
请回答以下问题：
（1）仪器b的名称是三颈烧瓶；
（2）步骤②中若控制PH值小于7，则产率会下降，请用离子方程式解释原因：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑．
（3）步骤③中不能将溶液蒸发至干的原因是蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解；晶膜通常在溶液表面出现的原因是因为溶液表面温度较低．
（4）步骤④中洗涤硫代硫酸钠晶体试剂的结构式是．
（5）下列有关抽滤的说法中，正确的是A B D．
A．为了检验洗涤是否完全，应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管，从吸滤瓶上口倒出少量洗涤液于试管中进行相关实验
B．抽滤前先用溶剂将滤纸湿润，使滤纸与漏斗底部贴紧
C．抽滤结束时应先关抽气泵，后抽掉抽滤瓶接管
D．在洗涤沉淀时，应关小水龙头，使洗涤剂缓缓通过沉淀物
（6）为检验制得的产品的纯度，该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：在锥形瓶中加入25mL 0.01mol/L KIO₃溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I^-+IO₃^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，当蓝色褪去且半分钟不变色时到达滴定终点．实验数据如下表：

实验序号	1	2	3
Na2S2O3溶液体积（mL）	19.98	20.02	21.18

则该产品的纯度是0.93，间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是AE．
A．滴定管未用Na₂S₂O₃溶液润洗
B．滴定终点时俯视读数
C．锥形瓶用蒸馏水润洗
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡
E．滴定时震荡锥形瓶较剧烈．

Answer 1

分析 （1）由仪器结构特征，可知b为三颈烧瓶；
（2）Na₂S₂O₃在酸性条件下会反应生成S和二氧化硫；
（3）由题给信息：硫代硫酸钠“加热易分解”回答即可；溶液表面的温度较低，据此解答即可；
（4）硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，据此选择的洗涤试剂为乙醇；
（5）在洗涤沉淀时，应关小水龙头，使洗涤剂缓缓通过沉淀物，防止沉淀溶解而造成损失；由于装置中存在压强差，所以为了检验洗涤是否完全，应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管，从吸滤瓶上口倒出少量滤液于试管中进行相关实验，据此解答即可；
（6）根据方程式找出关系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，根据碘酸根离子的物质的量求出硫代硫酸钠的物质的量浓度，求出250mL溶液中硫代硫酸钠晶体的质量，与总质量5g相比得纯度；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液润洗，则Na₂S₂O₃溶液会被稀释；
B．滴定终点时俯视读数，使Na₂S₂O₃溶液体积偏小；
C．锥形瓶用蒸馏水润洗，对实验结果没影响；
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡，使读出的Na₂S₂O₃的体积变小；
E．剧烈震荡锥形瓶，会导致待测液溅出，测定消耗标准液的体积减小，测定结果偏低；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．

解答 解：（1）仪器b为三颈烧瓶，故答案为：三颈烧瓶；
（2）Na₂S₂O₃在酸性条件下会生成S和二氧化硫，产率会下降，其反应的离子方程式为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；
（3）由题给信息得知：硫代硫酸钠加热易分解，蒸干会使硫代硫酸钠脱水分解，由于溶液表面的温度较低，故晶膜通常在溶液表面出现，故答案为：蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解；因为溶液表面温度较低；
（4）硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，据此选择的洗涤试剂为乙醇，乙醇的结构式为：，故答案为：；
（5）在洗涤沉淀时，应关小水龙头，使洗涤剂缓缓通过沉淀物，防止沉淀溶解而造成损失；
C、由于装置中存在压强差，所以为了检验洗涤是否完全，应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管，从吸滤瓶上口倒出少量滤液于试管中进行相关实验，
故选A、B、D；
（6）在锥形瓶中加入25mL 0.0lmol•L^-1KIO₃溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I^-+IO₃^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，
则可得关系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，
            1mol    6mol 
0.025L×0.0lmol•L^-1  n（S₂O₃^2-）
则n（S₂O₃^2-）=0.0015mol，
第三次实验的数据误差较大，舍去，
所以250mL硫代硫酸钠溶液中硫代硫酸钠的物质的量为0.0015mol×$\frac{250}{（19.98+20.02）×\frac{1}{2}}$=0.01875mol，
则硫代硫酸钠的质量为0.01875mol×248g/mol=4.65g，
则该产品的纯度是$\frac{4.65}{5.0}$×100%=93%；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液润洗，则Na₂S₂O₃溶液会被稀释，所以测出硫代硫酸钠的质量偏小，故纯度偏小，故A选；
B．滴定终点时俯视读数，使Na₂S₂O₃溶液体积偏小，计算出的硫代硫酸钠的质量偏大，故纯度偏大，故B不选；
C．锥形瓶用蒸馏水润洗，对实验结果没影响，纯度不变，故C不选；
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡，使读出的Na₂S₂O₃的体积变小，计算出原溶液中的硫代硫酸钠的质量偏大，则纯度偏大，故D不选；
E．由于剧烈震荡锥形瓶，会导致待测液溅出，测定消耗的标准液体积减小，测定结果偏低，故答案为：93%；AE．

点评 本题通过制取Na₂S₂O₃•5H₂O的实验操作，考查了物质制备方案的设计、基本实验操作、离子方程式的书写、物质纯度的计算、滴定误差分析等，题目难度中等，明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．