Question

13．某学习小组按如下实验流程制取连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）并进行纯度 的测定．
实验（一）连二亚硫酸钠的制取

连二亚硫酸钠的相关性质：
①可溶于水，但不溶于乙醇
②具有强还原性
③能与AgNO₃在溶液中以物质的量比1：2反应
实验（二）连二亚硫酸钠的纯度测定
称取粗产品5.000g加水溶解，用NaOH溶液碱化后，加入一定量的AgNO₃溶液 恰好完全反应，将溶液中生成的纳米级的银粉过滤、洗涤、干燥后称重，得到银4.320g． 请回答下列问题：
（1）实验（一）步骤①中常温下通入气体A的化学式为SO₂
（2）实验（一）步骤②中加入NaCl固体的作用为降低Na₂S₂O₄的溶解度或增大Na+的浓度以便于Na₂S₂O₄析出，过滤后用含少量水的乙醇（填试剂名称）洗涤、再干燥后就可以得到较纯净的连二亚硫酸钠．
（3）连二亚硫酸钠在碱性条件下与AgNO₃溶液反应的离子方程式为2Ag⁺+S₂O₄^2-+4OH^-═2Ag↓+2SO₃^2-+2H₂O
根据相关数据，计算粗产品中连二亚硫酸钠的质量分数69.60%
（4）测出的连二亚硫酸钠的纯度比实际值小，若排除实验过程中的操作误差，则可能的原因是生成的纳米级的银粉有部分穿过滤纸到滤液中去了．

Answer 1

分析 实验流程的目的是制取连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）并进行纯度的测定，根据流程图分析，锌粉加水形成分散系，为悬浊液，通入气体A调至溶液pH=3，产生B溶液ZnS₂O₄溶液，根据元素守恒，通入的气体含有S元素，则A应为SO₂气体，向B溶液加入18%的NaOH溶液，生成沉淀为Zn（OH）₂，溶液C为Na₂S₂O₄溶液，加入NaCl固体冷却至20℃，溶液D为NaCl溶液，固体为Na₂S₂O₄，制得粗产品，结合Na₂S₂O₄的相关性质，据此分析．

解答 解：（1）实验（一）步骤①中常温下通入气体A，调至溶液pH=3，产生B溶液ZnS₂O₄溶液，根据元素守恒，通入的气体含有S元素，则A应为SO₂气体，化学式为SO₂，
故答案为：SO₂；
（2）实验（一）步骤②中加入NaCl固体，析出了Na₂S₂O₄固体，可见加入了NaCl，使Na₂S₂O₄的溶解度降低，则加入NaCl固体的作用为：降低Na₂S₂O₄的溶解度或增大Na+的浓度以便于Na₂S₂O₄析出，
已知Na₂S₂O₄可溶于水，但不溶于乙醇，因此洗涤固体时，用含有少量水的乙醇洗涤，
故答案为：降低Na₂S₂O₄的溶解度或增大Na+的浓度以便于Na₂S₂O₄析出；含少量水的乙醇；
（3）连二亚硫酸钠在碱性条件下与AgNO₃溶液反应，已知Na2S2O4能与AgNO₃在溶液中以物质的量比1：2反应
，具有强还原性，反应为氧化还原反应，Ag⁺被还原为Ag，根据电子得失守恒，2molAg⁺得到2mol电子，则1molS₂O₄^2-反应失去2mol电子，据此判断，S₂O₄^2-被氧化为SO₃^2-，则反应的离子方程式为：2Ag⁺+S₂O₄^2-+4OH^-═2Ag↓+2SO₃^2-+2H₂O，
根据相关数据，称取粗产品5.000g加水溶解，用NaOH溶液碱化后，加入一定量的AgNO₃溶液恰好完全反应，将溶液中生成的纳米级的银粉过滤、洗涤、干燥后称重，得到银4.320g，则得到Ag的物质的量为n（Ag）=$\frac{4.320g}{108g/mol}$=0.04mol，根据反应方程式，消耗的Na₂S₂O₄的物质的量为n（Na₂S₂O₄）=0.02mol，质量为m=0.02mol×174g/mol=3.48g，则粗产品中连二亚硫酸钠的质量分数为w=$\frac{m}{5.000g}×100%$=69.60%，
故答案为：2Ag⁺+S₂O₄^2-+4OH^-═2Ag↓+2SO₃^2-+2H₂O；69.60%；
（4）测出的连二亚硫酸钠的纯度比实际值小，表明相对于实际而言，反应少生成了Na₂S₂O₄，而计算产生的Na₂S₂O₄的量是通过产生的银粉计算的，则可认为是少生了部分银粉，若排除实验过程中的操作误差，考虑到反应产生了纳米级的银粉，过滤时，纳米级银粉会穿过滤纸到滤液中，这一部分银粉称量时就是损耗了，导致实际上银粉质量偏少，也就导致测出的连二亚硫酸钠的纯度比实际值小，则可能的原因为：生成的纳米级的银粉有部分穿过滤纸到滤液中去了，
故答案为：生成的纳米级的银粉有部分穿过滤纸到滤液中去了．

点评 本题考查Na₂S₂O₄的制取流程，属无机化学流程，根据流程图，结合已知的Na₂S₂O₄的相关性质，弄清楚每步流程的内容和反应是解题的关键，牢牢把握守恒思想，题目难度中等．值得一提的是，连二亚硫酸钠，又被称为保险粉，具有一定的还原性．