题目内容

5.Na2S2O3可用作照相的定影剂等.已知Na2S2O3的某些性质如下:
(Ⅰ)S2O32-能被I2氧化为S4O62-;
(Ⅱ)酸性条件下S2O32-迅速分解为S和SO2;
(Ⅲ)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3;所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4.
实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模仿生成过程.

实验步骤:(1)仪器组装完成后,关闭A、C中分液漏斗活塞,将E中导管伸入盛水的水槽中,微热A中圆底烧瓶,E中导管口有气泡冒出,停止加热,导管中回流一段稳定的水柱,则整个装置气密性良好.装置D的作用是防止倒吸,装
置E中溶液的作用是吸收多余的SO2.                                                
(2)先向C中烧瓶加入Na2CO3和Na2S混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4.
(3)等Na2CO3和Na2S完全消耗后,结束反应.过滤C中混合物,将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品.                                                    
(4)为验证产品中含有硫酸盐,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整.
实验步骤预期现象或结论
步骤1:取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中固体完全溶解得无色澄清溶液
步骤2:加入过量盐酸
步骤3:静置后取上清液,加入BaCl2溶液
(5)利用KMnO4标准溶液可以定量测定硫代硫酸钠试剂的纯度,步骤为:
①溶液配制:称取1.0g Na2S2O3试样,用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解,最终定容至100mL.
②滴定:取10.00mL0.01mol•L-1KMnO4标准溶液,加硫酸酸化,再加过量KI溶液.写出该反应的离子反应:2MnO4-+16H++10I-═5I2+2Mn2++8H2O
③往步骤②所得溶液加入某指示剂,用Na2S2O3滴定至终点(2S2O32-+I2═S4O62-+2I-),记录Na2S2O3溶液用量,滴定3次.指示剂最好选用淀粉溶液,本次滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外,还有碱式滴定管.
④若3次滴定NaS2O3溶液的平均用量为12.00mL,则样品的纯度为65.8%.

分析 实验室模仿Na2S2O3生成过程:A装置:Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑,B装置的作用是起缓冲作用,C装置:2Na2S+Na2CO3+SO2=3Na2S2O3+CO2,D装置中两导管均为短导管可防止液体倒吸,E装置:装置中盛放NaOH溶液进行尾气处理,防止二氧化硫排放污染环境,等Na2CO3和Na2S完全消耗后,结束反应,过滤C中混合物,将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品.
(1)利用液面差在一段时间内不变检验装置的气密性;D的作用有缓冲装置能防止倒吸;二氧化硫有毒不能直接排空,应该用碱液吸收;
(4)Na2S2O3固体,可能混有Na2SO4固体的实验思路:应先除去Na2S2O3,加入稀盐酸除去硫代硫酸钠,再静置后取上清液,加入BaCl2溶液检验SO42-的存在;
(5)②KI与KMnO4反应,KMnO4是强氧化剂,KI中碘元素被氧化为碘单质,KMnO4中锰元素被还原为Mn2+;
③步骤②中,根据反应(2S2O32-+I2═S4O62-+2I-),至终点碘单质被还原,所以选用淀粉作指示剂;Na2S2O3水解呈碱性;
④根据方程式中 MnO4-、I2、S2O32-之间的关系式计算.

解答 解:(1)仪器组装完成后,关闭A、C中分液漏斗活塞,将E中导管伸入盛水的水槽中,微热A中圆底烧瓶,E中导管口有气泡冒出,停止加热,导管中回流一段稳定的水柱,说明不漏气,气密性良好,D中两导管均为短导管可防止液体倒吸,E中盛放NaOH溶液进行尾气处理,防止二氧化硫排放在环境中,从而保护环境,
故答案为:关闭A、C中分液漏斗活塞,将E中导管伸入盛水的水槽中,微热A中圆底烧瓶,E中导管口有气泡冒出,停止加热,导管中回流一段稳定的水柱;防止倒吸; 吸收多余的SO2;
(4)具体操作:取少量固体于试管中加水溶解后,加入过量盐酸,硫代硫酸钠与盐酸反应生成二氧化硫气体和硫单质,取上层清液,滴加少量BaCl2溶液,生成难溶于水的白色沉淀硫酸钡,证明含硫酸根离子,即证明固体中含有硫酸钠,说明样品中含有SO42-,否则不含,
故答案为:

                                      预期现象或结论
有浅黄色浑浊出现,有刺激性气味气体产生
有白色沉淀产生,说明样品中含有SO42-
(5)②根据氧化还原反应的实质得失电子守恒,2I-→I2~2e-,MnO4-→Mn2+~5e-,所以2molMnO4-氧化10molI-,得到2molMn2+和10molI2,根据电荷守恒,反应物有16molH+,根据原子守恒反应物中应有8molH2O,所以离子方程式为:2MnO4-+16H++10I-═5I2+2Mn2++8H2O,
故答案为:2MnO4-+16H++10I-═5I2+2Mn2++8H2O;
③用硫代硫酸钠滴定碘溶液,碘单质遇淀粉变蓝,利用2S2O32-+I2═S4O62-+2I-,至终点碘单质被还原,指示反应终点;硫代硫酸钠为强碱弱酸盐,溶液显碱性,应选用碱式滴定管,
故答案为:淀粉溶液;碱式滴定管;
④根据方程式2MnO4-+16H++10I-═5I2+2Mn2++8H2O,2S2O32-+I2═S4O62-+2I-,得关系式:2MnO4-~5I2~10S2O32-
得C(S2O32-)=$\frac{0.01L×0.01mol/L×\frac{10}{2}}{0.012L}$=$\frac{1}{24}$mol/L,
m(Na2S2O3)=158g/mol×$\frac{1}{24}$mol/L×0.1L≈0.658g,
质量分数=$\frac{0.658g}{1g}$×100%=65.8%,
故答案为:65.8%.

点评 本题考查性质实验方案设计,侧重考查学生对实验方案的设计、评价,明确物质性质是解本题关键,注意(4)题为易错点,同时考查学生思维的缜密性,题目难度中等.

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