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13.硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得.已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在.
(1)某研究小组设计了制备Na2S2O3•5H2O的装置和部分操作步骤如下.
Ⅰ.打开Kl,并闭K2,向圆底烧瓶中加人足量浓硫酸,加热.
Ⅱ.C中的混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少.当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应.
Ⅲ.过滤C中的混合液.
Ⅳ.将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,得到产品.
①I中,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.
②Ⅱ中“停止C中的反应”的操作是打开K2,关闭K1.
③Ⅳ中将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,得到产品.Na2S2O3•5H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过重结晶方法提纯.
④装置B的作用是在C中的反应停止后吸收A中产生的多余SO2防止空气污染.
(2)依据反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-,可用I2的标准溶液测定产品的纯度.取5.5g产品,配制成100mL溶液.取10mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.050mol•L-1I2的标准溶液进行滴定,相关数据记录如下表所示.  
编号1234
溶液的体积/mL10.0010.0010.0010.00
消耗I2标准溶液的体积/mL19.9919.9817.1320.03
①判断达到滴定终点的现象是加入最后一滴I2标准溶液后,溶液变蓝,且半分钟内颜色不改变.
②Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数是90.2%(Na2S2O3•5H2O的式量为248,计算结果保留1位小数).

分析 (1)①A装置制备二氧化硫,Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水;
②不足通入二氧化硫,可以停止C中反应,用B装置吸收A中多余的二氧化硫;
③Na2S2O3•5H2O的溶解度随温度升高显著增大,产品通过重结晶方法提纯;
④吸收A中产生的多余SO2防止空气污染;
(2)①Na2S2O3反应完毕,再加入碘的标准溶液,碘与淀粉变蓝色;
②第3次实验消耗标准液的体积与其它3次相差比较大,应舍弃,1、2、4次实验的标准液平均值为消耗标准液体积,由方程式可知n(Na2S2O3•5H2O)=n(S2O32-)=2n(I2),进而计算Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数.

解答 解:(1)①A装置制备二氧化硫,Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水,反应方程式为:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O,
故答案为:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O;
②不足通入二氧化硫,可以停止C中反应,用B装置吸收A中多余的二氧化硫,Ⅱ中“停止C中的反应”的操作是:打开K2,关闭K1,
故答案为:打开K2,关闭K1;
③Na2S2O3•5H2O的溶解度随温度升高显著增大,产品通过重结晶方法提纯,
故答案为:重结晶;
④二氧化硫会污染空气,装置B的作用是:在C中的反应停止后吸收A中产生的多余SO2防止空气污染,
故答案为:在C中的反应停止后吸收A中产生的多余SO2防止空气污染;
(2)①加入最后一滴I2标准溶液后,溶液变蓝,且半分钟内颜色不改变,说明Na2S2O3反应完毕,滴定到达终点,
故答案为:加入最后一滴I2标准溶液后,溶液变蓝,且半分钟内颜色不改变;
②第3次实验消耗标准液的体积与其它3次相差比较大,应舍弃,1、2、4次实验的标准液平均值为消耗标准液体积,即消耗标准液体积为$\frac{(19.99+19.98+20.03)mL}{3}$=20mL,由2S2O32-+I2═S4O62-+2I-,可知5.5g样品中n(Na2S2O3•5H2O)=n(S2O32-)=2n(I2)=2×0.02L×0.05mol/L×$\frac{100mL}{10mL}$=0.02mol,则m(Na2S2O3•5H2O)=0.02mol×248g/mol=4.96g,则Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数为$\frac{4.96g}{5.5g}$×100%=90.2%,
故答案为:90.2%.

点评 本题考查实验制备方案设计,涉及对实验装置的分析评价、物质的分离提纯、物质含量测定、氧化还原反应滴定,(2)中注意标准液体积的计算,难度中等.

练习册系列答案
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8.硫代硫酸钠(Na2S2O3)又名大苏打、海波,可用于照相业作定影剂,也可用于纸浆漂白作脱氯剂等.实验室常以硫化钠(Na2S)为原料制取Na2S2O3.
实验项目I:工业级硫化钠的纯化.
本实验对Na2S的纯度要求较高,利用图1所示的装置将工业级的Na2S提纯.

已知:Na2S常温下微溶于酒精,加热时溶解度迅速增大,杂质不溶于酒精.
提纯步骤依次为:
①将已称量好的工业Na2S放入圆底烧瓶中,并加入一定质量的酒精和少量水;
②按图1所示连接仪器,水浴加热;冷凝管的作用是冷凝回流.向冷凝管中通入冷却水的方向是从b口进水(填“a”或“b”).
③待烧瓶中固体不再减少时,停止加热,将烧瓶取下,趁热过滤,除去不溶物;
④将滤液转移至烧杯中,冷却结晶,过滤;
⑤将所得固体用少量乙醇(填试剂名称)洗涤,干燥后得到Na2S•9H2O晶体.
实验项目Ⅱ:硫代硫酸钠的制备.
制备步骤依次为:
①称取一定质量的硫化钠晶体和碳酸钠固体,溶于水,转移至三颈瓶中;
②按图2所示连接仪器,并在各仪器中加入相应的试剂,打开分液漏斗的活塞,使反应生成的气体较均匀地通入三颈瓶中,并用电磁搅拌器不断搅拌;
仪器A的名称为蒸馏烧瓶.
写出三颈瓶中发生的反应的化学方程式:Na2CO3+2Na2S+4SO2=3Na2S2O3+CO2.
③随着气体的通入,逐渐有浅黄色的硫析出,继续通入气体至溶液pH接近7,停止通入气体,取下三颈烧瓶,过滤;实验过程中若未及时停止通入气体可能产生的后果为Na2S2O3在酸性环境中不稳定,产率降低.
④将滤液置于蒸发皿中加热,待少量晶体析出时,停止加热,冷却,过滤,即得Na2S2O3•5H2O晶体.
2.有X、Y、Z、R四种短周期主族元素,Y、Z、R同周期.相关信息如下:
相关信息
X单质为双原子分子,在空气中所占体积约为78%
Y含Y元素的物质焰色反应为黄色
Z同周期元素中原子半径最小
RR元素原子的最外层电子数是K层电子数的3倍
Ⅰ.(1)Z元素在周期表的位置是第三周期第ⅦA族,Y、Z、R简单离子的半径从大到小的顺序是S2->Cl->Na+(用离子符号表示);
(2)由X、Z两种元素组成的化合物甲,常温下为易挥发的淡黄色液体,甲分子构型为三角锥形,且分子里X、Z两种原子最外层均达到8个电子的稳定结构.甲遇水可形成一种常见的漂白性物质.则甲的结构式为;
(3)化合物乙(Y2R)溶液在空气中长期放置,与氧气反应会生成与过氧化钠的结构和化学性质相似的物质Y2R2,其溶液显黄色.则Y2R2的电子式为,写出乙溶液在空气中变质生成Y2R2的化学方程式4Na2S+O2+2H2O═4NaOH+2Na2S2.
Ⅱ.元素X与氢可形成多种化合物,如丙、丁、戊.
(4)丙为一元弱酸,酸性与醋酸类似,对热十分稳定但受撞击就爆炸.8.6 g 丙爆炸分生成H2和6.72L(标况下)X2,写出其爆炸的化学方程式2HN3=3N2+H2
(5)丁为离子化合物,遇水反应生成H2和气体戊,标况下戊的密度为0.76g•L-1则物质丁的化学式为H4H
Ⅲ.Z 的铁的化合物 FeZ3.在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O?Fe(OH)2++H+K1
Fe(OH)2++H2O?Fe(OH)2++H+K2
Fe(OH)++H2O?Fe(OH)3+H+K3
以上水解反应的平衡常数 K1、K2、K3 由大到小的顺序是K1>K2>K3.

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