Question

用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加热反应，可制得Na₂S₂O₃。10℃和70℃时，Na₂S₂O₃在100 g水中的溶解度分别为60.0 g和212 g。常温下，从溶液中析出的晶体是Na₂S₂O₃•5H₂O。Na₂S₂O₃在酸性溶液中立即完全分解：Na₂S₂O₃＋2HCl＝S↓＋SO₂↑＋H₂O＋2NaCl。现取15.1 g，溶于80.0 mL水。另取5.00 g硫粉，用少许乙醇润湿后（以使硫能被水浸润），加到上述溶液中。用小火加热至微沸，反应约1小时后过滤。滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na₂S₂O₃•5H₂O晶体。

（1）若加入的硫粉不用乙醇润湿，对反应的影响是　　　　 。

A．会降低反应速率　　　　　　　　　　　　   B．需要提高反应温度

C．将增大反应体系的PH  　　　　   D．会减少产量

（2）反应1小时后过滤，其目的是　　　　　　　　　　　　   。

（3）滤液中除Na₂S₂O₃和可能未反应完全的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是　　    。它是由　　　　　　    而产生的。如果滤液中该杂质的含量不很低，其检测的方法是：　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　  。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）AD （2）除去过量的硫粉 （3）硫酸钠；亚硫酸钠被空气氧化；取出少许溶液加稀盐酸至酸性后，过滤除去S，再加氯化钡溶液

提示：

（1）从反应速率和转化率上对实验进行探讨，亚硫酸钠和硫粉在水中加热可以制备硫代硫酸钠。实际实验中，亚硫酸钠溶于水，而硫不溶于水，硫粉不是漂在水面上，就是沉在水底。亚硫酸钠与硫粉接触不充分，制备的反应速率较慢，单位时间内的产率也就较低。固体在溶液中虽然没有浓度的问题，但悬浮在溶液中，增大接触的几率，其反应速率将加快。先将硫粉用酒精润湿，再投入溶液中，硫粉在加热微沸时悬浮在溶液中，充分与亚硫酸钠接触而反应。显然反应速率加快，单位时间内产率也提高。 （2）从具体实验操作讨论，由加热微沸约1小时可知，该反应不属于瞬间完成完全反应（第三问给了暗示），存在产率（转化率）的问题，由于硫粉要比亚硫酸钠便宜的多，硫粉加的是过量的（0.012 mol的亚硫酸钠和0.016 mol的硫粉），若在结晶前不除去，必然晶体中混有硫粉而使产品不纯。所以在反应约1小时后需过滤，再经蒸发，浓缩，冷却后析出晶体。 （3）从元素化合物的性质讨论，加热微沸约1小时后，过量的硫粉在结晶前已过滤除去，滤液中理应有生成物硫代硫酸钠和未反应的亚硫酸钠。最有可能存在的无机杂质，仅能从滤液中物质转化来讨论。硫代硫酸钠在碱性条件下生成，在酸性条件下转化为硫、二氧化硫……，本身亚硫酸钠溶液显碱性，制备的过程中又未加酸，因此它不可能转化。亚硫酸钠具有还原性，在加热微沸的过程中，易被忽略的氧气（空气中）参与了反应，因此混有的无机杂质应是硫酸钠。硫酸根离子应由亚硫酸根离子氧化生成。具体检验时，若按常规检验方法，检验硫酸根离子，只要向试剂溶液中加入钡试剂，生成沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解，即可得出试剂中含有硫酸根离子的结论。混有硫代硫酸钠的溶液中，加酸要出现硫的沉淀，且加酸也不溶解，因此就不能判断是否有硫酸根离子存在。检验时，取少量试剂，先加足量的盐酸，消耗全部的硫代硫酸钠，过滤除去硫的沉淀，再按检验硫酸根离子的方法检验滤液中是否含有该杂质。