Question

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃?5H₂O）俗名“大苏打”，又称为“海波”．它易溶于水，难溶于乙醇，加热易分解．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节螺旋夹，使反应产生的SO₂气体较均匀地通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，同时开启电磁搅拌器搅动．
②至析出的硫不再消失，控制溶液的pH接近7时，停止通入
SO₂气体．
③抽滤所得的滤液，转移至蒸发皿中，水浴加热浓缩，直到溶液表面出现晶膜．
④冷却结晶、抽滤、洗涤．
⑤将晶体放入烘箱中，在40～45℃左右干燥50～60min，称量．
请回答以下问题：
（l）仪器a的名称是

 

；
（2）步骤②中若控制pH值小于7，则产率会下降，请用离子方程式解释原因：

 

．
（3）步骤③中不能将溶液蒸发至干的原因是

 

；晶膜通常在溶液表面出现的原因是

 

．
（4）步骤④中洗涤硫代硫酸钠晶体所用试剂的结构式是

 

．
（5）为检验制得的产品的纯度，该实验小组称取5，0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：在锥形瓶中加入25mL 0.0lmol?L^-1KIO₃溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I^-+IO₃^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，当蓝色褪去H半分钟不变色时到达滴定终点．实验数据如下表：

实验序号	1	2	3
N2aS2O3溶液体积（mL）	19.8	20.02	21.18

则该产品的纯度是

 

，间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是

 

．
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液润洗    B．滴定终点时仰视读数
C．锥形瓶用蒸馏水润洗          D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验题

分析：（1）根据装置图分析；
（2）Na₂S₂O₃在酸性条件下会生成S和二氧化硫；
（3）根据信息可知硫代硫酸钠晶体加热易分解，故蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解；形成晶膜是因为析出晶体，析出晶体是因为温度较低；
（4）硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，故用乙醇来洗涤；
（5）根据方程式找出关系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，根据碘酸根离子的物质的量求出硫代硫酸钠的物质的量浓度，求出250mL溶液中硫代硫酸钠晶体的质量，与总质量5g相比得纯度；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液润洗，则Na₂S₂O₃溶液会被稀释；
B．滴定终点时仰视读数，使Na₂S₂O₃溶液体积偏大；
C．锥形瓶用蒸馏水润洗，对实验结果没影响；
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡，使读出的Na₂S₂O₃的体积变小．

解答： 解：（1）由装置图可知a装置为蒸馏烧瓶；故答案为：蒸馏烧瓶；
（2）Na₂S₂O₃在酸性条件下会生成S和二氧化硫，所以产率会下降，其反应的离子方程式为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；
故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+H₂O+SO₂↑；
（3）已知硫代硫酸钠晶体加热易分解，故蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解，所以从硫代硫酸钠溶液中分离溶质时不能将溶液蒸发至干；加热浓缩硫代硫酸钠溶液，当温度较低时会析出晶体，在冷却时，溶液表面温度较低，先析出晶体；
故答案为：蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解；因为溶液表面温度较低；
（4）硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，在洗涤硫代硫酸钠晶体时，为了减少晶体的溶解，用乙醇来洗涤，乙醇的结构式为：；
故答案为：；
（5）在锥形瓶中加入25mL 0.0lmol?L^-1KIO₃溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I^-+IO₃^-+6H⁺═3I₂+3H₂O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，
则可得关系式：IO₃^-～6S₂O₃^2-，
             1mol          6mol 
     0.025L×0.0lmol?L^-1   n（S₂O₃^2-）
则n（S₂O₃^2-）=0.0015mol，
第三次实验的数据误差较大，舍去，
所以250mL硫代硫酸钠溶液中硫代硫酸钠的物质的量为0.0015mol×

250

(19.98+20.02)× 1 2

=0.01875mol，
则硫代硫酸钠的质量为0.01875mol×248g/mol=4.65g，
则该产品的纯度是

，4.65

5

×100%=93%；
A．滴定管末用Na₂S₂O₃溶液润洗，则Na₂S₂O₃溶液会被稀释，所以测出硫代硫酸钠的质量偏小，故纯度偏小，故A选；
B．滴定终点时仰视读数，使Na₂S₂O₃溶液体积偏大，计算出的硫代硫酸钠的质量偏小，故纯度偏小，故B选；
C．锥形瓶用蒸馏水润洗，对实验结果没影响，纯度不变，故C不选；
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡，使读出的Na₂S₂O₃的体积变小，计算出原溶液中的硫代硫酸钠的质量偏大，则纯度偏大，故D不选．
故答案为：93%；AB．

点评：本题通过制取Na₂S₂O₃?5H₂O的实验操作，考查了物质制备方案的设计、基本实验操作、离子方程式的书写、物质纯度的计算、滴定误差分析等，题目难度中等，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．