Question

4．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）是一种重要的化工产品．某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O）．

Ⅰ【查阅资料】
（1）硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）易溶于水，在中性或碱性环境中稳定，受热、遇酸易分解．
（2）Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成．
（3）向Na₂CO₃和Na₂S混合溶液中通入SO₂可制得Na₂S₂O₃（反应方程式为：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂═3Na₂S₂O₃+CO₂），所得产品常含有少量Na₂SO₃和Na₂SO₄．
Ⅱ【制备产品】实验装置如图甲所示：
请回答下列问题：
（1）实验步骤：检查装置气密性后，向三颈瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO₂，请写出b中发生反应的化学方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．待Na₂S和Na₂CO₃完全消耗后，结束反应．过滤c中的混合物，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶（填写操作名称）、过滤、洗涤、干燥、得到产品．
（2）装置A用于处理尾气，可选用的最合理装置（图乙）（夹持仪器已略去）为d（填序号）．
（3）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO₂不能过量，原因是若SO₂过量，溶液显酸性，产物会分解．
Ⅲ【测定产品纯度】
准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0mol•L^-1碘的标准溶液滴定．
反应原理为2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-（忽略Na₂SO₃与I₂反应）
（4）滴定至终点时，溶液颜色的变化：由无色变蓝色．
（5）滴定起始点和终点的液面位置如图丙，则产品的纯度为（设Na₂SO₃•5H₂O的相对分子质量为M$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%
Ⅳ【探究与反思】
（6）为验证产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整．
（所需试剂从稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀盐酸、蒸馏水中选择）
取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可以确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO₂，可以是铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，或亚硫酸钠和浓硫酸反应生成二氧化硫，滤液中得到溶质固体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到固体；
（2）装置A用于处理尾气，吸收未反应的二氧化硫，应防止倒吸，且不能处于完全密闭环境中；
（3）硫代硫酸钠遇酸易分解，若通入的SO₂过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解；
（4）Na₂S₂O₃反应完毕，加入最后一滴碘的标准液遇淀粉变蓝色；
（5）起始、终点时标准液读数之差消耗标准液的体积；根据方程式计算Na₂S₂O₃的物质的量，再根据m=nM计算其质量，进而计算产品的纯度；
（6）根据：Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃难溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄难溶于水，难溶于稀HCl；硝酸、硫酸、盐酸等性质比较可知．

解答 解：（1）实验步骤：检查装置气密性后，向三颈瓶c中加入Na₂CO₃和Na₂S的混合溶液，再将分液漏斗a中液体滴加到烧瓶b中加热发生反应产生SO₂，可以是铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，或亚硫酸钠和浓硫酸反应生成二氧化硫，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，滤液中得到溶质固体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到固体，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，或Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；蒸发浓缩、冷却结晶；    
（2）a．装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；
b．该装置吸收二氧化硫能力较差，且为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；
c．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，故错误；
d．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确；
故答案为：d；
（3）硫代硫酸钠遇酸易分解，若通入的SO₂过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解，
故答案为：若通入的SO₂过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解；
（4）Na₂S₂O₃反应完毕，加入最后一滴碘的标准液遇淀粉变蓝色，滴定至终点时，溶液颜色的变化是：溶液由无色变为蓝色，
故答案为：溶液由无色变为蓝色；
（5）由图可知，开始液面读数为0.00mL，滴定终点液面读数为18.10mL，则消耗标准液的体积为18.10mL，
由2S₂O₃^2-+I₂=S₂O₃^2-+2I^-可知
n（Na₂S₂O₃）=2n（I₂）=2×18.10×10^-3L×0.1mol/L=）=3.62×10^-3mol，
故样品的纯度为$\frac{3.62×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{Wg}$×100%=$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%，
故答案为：$\frac{3.62{×}^{-3}M}{W}$×100%；
（6）根据：Na₂S₂O₃•5H₂O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl₂溶液混合无沉淀生成；Na₂SO₃易被氧化；BaSO₃难溶于水，可溶于稀HCl；BaSO₄难溶于水，难溶于稀HCl，以及硝酸具有强氧化性、加入硫酸会引入硫酸根离子可知，取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可以确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，
故答案为：过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸．

点评 本题考查实验制备方案、物质含量的测定，明确原理是解题关键，注意对题目信息的提取应用，是对学生综合能力的考查，难度中等．