Question

4．NaCN为剧毒无机物．某兴趣小组查资料得知，实验室里的NaCN溶液可使用Na₂S₂O₃溶液进行解毒销毁，他们开展了以下三个实验，请根据要求回答问题：
实验Ⅰ．硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）的制备：
已知Na₂S₂O₃•5H₂O对热不稳定，超过48℃即开始丢失结晶水．现以Na₂CO₃和Na₂S物质的量之比为2：1的混合溶液及SO₂气体为原料，采用如图装置制备Na₂S₂O₃•5H₂O．

（1）将Na₂S和Na₂CO₃按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在蒸馏烧瓶中加
入Na₂SO₃固体，在分液漏斗中注入C（填以下选择项的字母），并按下图安装好装置，进行反应．
A．稀盐酸         B．浓盐酸     C．70%的硫酸     D．稀硝酸
（2）pH小于7会引起Na₂S₂O₃溶液的变质反应，会出现淡黄色混浊．反应约半小时，当溶液pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果通入SO₂过量，发生的化学反应方程式为Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）从上述生成物混合液中获得较高产率Na₂S₂O₃•5H₂O的歩骤为

为减少产品的损失，操作①为趁热过滤，其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低；过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质；操作②是蒸发浓缩，冷却结晶；操作③是抽滤、洗涤、干燥．
Ⅱ．产品纯度的检测：
（4）已知：Na₂S₂O₃•5H₂O的摩尔质量为248g/mol；2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．取晶体样品a g，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液v mL，则该样品纯度是$\frac{4960v}{a}$×100%；
（5）滴定过程中可能造成实验结果偏低的是BD；
A．锥形瓶未用Na₂S₂O₃溶液润洗 B．锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定，进行读数
C．滴定终点时仰视读数     D．滴定管尖嘴内滴定前无气泡，滴定终点发现气泡
Ⅲ．有毒废水的处理：
（6）兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验：
向装有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na₂S₂O₃溶液，两反应物恰好完全反应，但无明显现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl₃溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，请写出Na₂S₂O₃解毒的离子反应方程式CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）制备二氧化硫用中等浓度的硫酸；
（2）Na₂S₂O₃溶液中通入过量的二氧化硫发生反应生成单质硫和亚硫酸氢钠；
（3）硫代硫酸钠的溶解度随温度的升高而降低，为减少损失，除去不溶性杂质需要趁热过滤，滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥得到晶体；
Ⅱ．（4）依据化学方程式中的定量关系计算，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆；
（5）滴定过程中误差分析可以依据C（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$分析，错误操作全部归为标准溶液体积的变化判断产生的误差；
（6）取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl₃溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，说明生成了SCN^-．

解答 解：Ⅰ．（1）二氧化硫易溶于水，所以不能用稀酸，浓硫酸中氢离子浓度很小，不利于与亚硫酸钠固体反应，所以制备二氧化硫用中等浓度的硫酸选C，
故答案为：C；
（2）pH小于7会引起Na₂S₂O₃溶液的变质反应，会出现淡黄色混浊，反应的离子方程式是S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，所以溶液pH要控制不小于7，反应约半小时，当溶液pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果通入SO₂过量，发生的化学反应方程式为Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓，
故答案为：Na₂S₂O₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃+S↓；
（3）由于硫代硫酸钠的溶解度随温度的升高而降低，除去不溶性杂质，所以操作I应该是趁热过滤，其目的是趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低；过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质，操作②是溶液中获得溶质晶体的操作为蒸发浓缩，冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得到粗晶体，
故答案为：趁热是为了防止晶体在过滤的过程中在漏斗中析出导致产率降低；过滤是为了除去活性炭、硫等不溶性杂质； 蒸发浓缩，冷却结晶；
Ⅱ．（4）取晶体样品a g，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液 mL，结合化学方程式定量关系计算，
2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆
2               1
n           0.010mol/L×v mL×1000L/ml
n=20vmol，
得到样品纯度=$\frac{20vmol×248g/mol}{ag}$×100%=$\frac{4960v}{a}$×100%，
故答案为：$\frac{4960v}{a}$×100%；
（5）A．锥形瓶未用Na₂S₂O₃溶液润洗，消耗标准溶液体积增大，测定结果偏高，故A错误；
B．锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定，进行读数，滴定可能为达到反应终点，消耗标准溶液体积减小，测定结果偏低，故B正确；
C．滴定终点时仰视读数，读取标准溶液体积增大，测定结果偏高，故C错误；
D．滴定管尖嘴内滴定前无气泡，滴定终点发现气泡读取标准溶液体积减小，测定结果偏低，故D正确；
故答案为：BD；
Ⅲ．向装有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na₂S₂O₃溶液，两反应物恰好完全反应，但无明显现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl₃溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，说明生成SCN^-离子，Na₂S₂O₃解毒反应的离子反应方程式为：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-，
故答案为：CN^-+S₂O₃^2-=SCN^-+SO₃^2-．

点评 本题以实验探究的方式考查物质的分离和提纯方面的知识，属于综合知识的考查，注意知识的归纳和梳理是解题的关键，题目难度中等．