Question

1．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）用于电镀、鞣制皮革，还用作化工行业的还原剂、棉织品漂白后的脱氯剂等．某研究小组采用2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂，通过如图1装置（夹持仪器省略）进行实验．请根据以上信息，回答下列问题：

（1）C中倒挂漏斗能否改成插入溶液中的直导管，理由是可以改成直导管．由于通入的空气中含有大量不参与反应的氮气等，不会产生倒吸现象．
（2）B中采用含有不同比例的Na₂S和Na₂CO₃溶液进行三组实验，其中有一组溶液变浑浊，生成的固体物质是硫（S），本组实验的B装置中c（Na₂S）/c（Na₂CO₃）是三组实验中最大（大、小）．
（3）若要通过抽滤装置操作使上述混浊液变澄清时，布氏漏斗的漏斗管插入单孔橡胶塞与吸滤瓶相接．橡胶塞插入吸滤瓶内的部分不得超过塞子高度的$\frac{2}{3}$；向漏斗中加入溶液，溶液量不应超过漏斗容量的$\frac{2}{3}$；当吸滤瓶中液面快达到支管口位置时，应拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液．
（4）工厂对排放污水中Ba²⁺的浓度测定时可以采用如下流程：
（已知：I₂+2S₂O₃^2一═2I^-+S₄O₆^2-）

①写出在BaCrO₄沉淀中加入过量HCl和HI混合溶液反应的离子方程式2BaCrO₄+16H⁺+6I^-=2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O+3I₂；
②用标准硫代硫酸钠溶液滴定①中所得的溶液时，可以用淀粉溶液为指示剂进行滴定，则到达滴定终点的现象是滴入最后一滴溶液后，锥形瓶内溶液由蓝色变为无色且半分钟不变色；
③若标准硫代硫酸钠溶液的浓度为0.0020mol•L^-1，消耗该溶液体积如图2所示，则废水中Ba²⁺的浓度为7.3×10^-4mol/L．

Answer 1

分析 通过如图1装置实验具体操作步骤为：第一个A装置为二氧化硫的制取装置煅烧黄铁矿：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，B装置为Na₂S₂O₃的生成装置2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂，；C装置为尾气吸收装置，吸收二氧化硫和二氧化碳等酸性气体，抽滤B所得的溶液变澄清．
（1）该反应源源不断通入空气与黄铁矿反应制取二氧化硫，由于通入的空气中含有大量不参与反应的氮气等，能防止C中压强骤然减小，可以将倒挂漏斗改成直导管插入溶液中；
（2）硫化钠过量，硫化钠与二氧化硫和水反应生成硫，硫代硫酸钠在酸性条件下会生成S和二氧化硫；因部分硫元素转化为硫单质，所以本组实验的B装置中c（Na₂S）/c（Na₂CO₃）是三组实验中最大；
（3）抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵等仪器组成，工作的主要原理是抽气泵给吸滤瓶减压，导致装置内部的压强降低，使过滤的速度加快，橡胶塞插入吸滤瓶内的部分不得超过塞子高度的$\frac{2}{3}$，漏斗中溶液量不应超过漏斗容量的$\frac{2}{3}$，当吸滤瓶中液面快达到支管口位置时，应拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液；
（4）①碘离子具有还原性，+6铬具有氧化性，两者发生氧化还原反应；
②碘单质遇淀粉试液变蓝色；
③V（Na₂S₂O₃）=（27.60-0.10）mL，根据该反应中2S₂O₃^2-～-I₂～$\frac{2}{3}$Ba²⁺计算钡离子的物质的量浓度．

解答 解：（1）图1装置中A装置为二氧化硫的制取装置煅烧黄铁矿：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，需源源不断通入空气与黄铁矿反应制取二氧化硫，空气中含有大量不参与反应的氮气等，最终进入C装置，C中压强不会骤然减小，所以可以将防止倒吸的倒挂漏斗改成直导管插入溶液中，
故答案为：可以改成直导管．由于通入的空气中含有大量不参与反应的氮气等，不会产生倒吸现象；
（2）B中采用含有不同比例的Na₂S和Na₂CO₃溶液进行三组实验，其中有一组溶液变浑浊，生成的固体物质是硫（S），是因为发生Na₂S+SO₂+H₂O=H₂S+Na₂SO₃，SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O，且Na₂S₂O₃在酸性条件下会生成S和二氧化硫，其反应的离子方程式为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑，
故答案为：硫（S）；
（3）减压过滤，利用大气压强原理，用减小压力的方法加快过滤的速率，抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵等仪器组成，为便于吸滤，布氏漏斗上的橡胶塞插入吸滤瓶内不能太长，为了防止液体沿着漏斗下端从支管口抽进去，需布氏漏斗的颈口斜面与吸滤瓶支管口相对，安全瓶内左侧导管不能太长，所以布氏漏斗的漏斗管插入单孔橡胶塞与吸滤瓶相接．橡胶塞插入吸滤瓶内的部分不得超过塞子高度的$\frac{2}{3}$，向漏斗中加入溶液，溶液量不应超过漏斗容量的$\frac{2}{3}$；当吸滤瓶中液面快达到支管口位置时，应拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液，而不能从支管口倒出，
故答案为：$\frac{2}{3}$；$\frac{2}{3}$； 吸滤瓶上口；
（4）①BaCrO₄沉淀中+6铬具有氧化性，HI混合溶液中-1价的碘离子具有还原性，两者发生氧化还原反应，生成+3价铬和单质碘，反应为：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-=2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O+3I₂，
故答案为：2BaCrO₄+16H⁺+6I^-=2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O+3I₂；
②碘遇淀粉试液变蓝色，如果滴入最后一滴，溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色，说明到达滴定终点，
故答案为：滴入最后一滴溶液后，锥形瓶内溶液由蓝色变为无色且半分钟不变色；
③V（Na₂S₂O₃）=（27.60-0.10）mL=27.50mL，设碘的物质的量浓度是xmol/L，
I₂------2S₂O₃^2-
1mol     2mol
xmol （0.0275×0.0020）mol     1mol：2mol=xmol：（0.0275×0.0020）mol  解得：x=2.75×10^-5mol，依据2BaCrO₄+16H⁺+6I^-=2Ba²⁺+2Cr³⁺+8H₂O+3I₂，
得关系式：2S₂O₃^2-～-I₂～$\frac{2}{3}$Ba²⁺，则废水中Ba²⁺的浓度为C=$\frac{n}{v}$=$\frac{2.75×1{0}^{-5}mol×\frac{2}{3}}{25×1{0}^{-3}L}$≈7.3×10^-4mol/L，
故答案为：7.3×10^-4mol/L．

点评 本题考查了物质制备实验方案的设计和制备过程分析应用，理解工艺流程图、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．