Question

Na₂S₂O₃?5H₂O（俗称海波）是照相业常用的一种定影剂．工业上制得的Na₂S₂O₃?5H₂O晶体中可能含有Na₂SO₃．为测定某海波样品的成分，称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的硫酸溶液30mL，充分反应（Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O）后滤出硫，微热滤液使SO₂全部逸出．测得有关实验数据如下表（气体体积已换算为标准状况）．

	第一份	第二份	第三份
样品的质量/g	6.830	13.660	30.000
二氧化硫气体的体积/L	0.672	1.344	2.688
硫的质量/g	0.800	1.600	3.200

试计算：
（1）所用硫酸溶液的物质的量浓度为

 

．
（2）样品中n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）=

 

．
（3）某环境监测小组用上述海波样品配制含Na₂S₂O₃0.100mol?L^-1的海波溶液，并利用它测定某工厂废水中Ba²⁺的浓度．他们取废水50.00mL，控制适当的酸度加入足量的K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时CrO₄^2-全部转化为Cr₂O₇^2-；再加过量KI溶液，充分反应后，用上述配制的海波溶液进行滴定，反应完全时，测得消耗海波溶液的体积为36.00mL．已知有关反应的离子方程式为：
①Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
②I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
③I₂+SO₃^2-+H₂O═2I^-+SO₄^2-+2H⁺
则滴定过程中可用

 

作指示剂．计算该工厂废水中Ba²⁺的物质的量浓度．

Answer 1

分析：（1）先根据表中数据可知第三份的反应中硫酸不足，然后根据硫酸不足的反应数据计算出硫酸的物质的量及浓度；
（2）第一份中硫酸过量，样品中的Na₂S₂O₃?5H₂O和亚硫酸钠完全反应，根据反应生成的硫的质量及二氧化硫的物质的量计算出样品中Na₂S₂O₃?5H₂O和亚硫酸钠的物质的量之比；
（3）根据滴定过程中有碘单质参与，可以选用淀粉作为指示剂；根据消耗的标准液体积计算出消耗的硫代硫酸钠、亚硫酸钠的物质的量，再根据反应的关系式计算出钡离子的物质的量及浓度．

解答：解：（1）根据表中数据可知，第一、第二份样品硫酸过量，而第三份样品硫酸不足，根据反应方程式：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O，n（H₂SO₄）=n（SO₂）=

2.688L

22.4L/mol

=0.12mol，硫酸的物质的量浓度为：c（H₂SO₄）=

0.12mol

0.03L

=4 mol?L^-1，
故答案为：4 mol?L^-1；
（2）第一份中硫酸过量，由Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O可知，x=n（Na₂S₂O₃）=n（S）=

0.800g

32g/mol

=0.025mol，同时生成二氧化硫的物质的量为：n（SO₂）=0.025mol，第一份样品总共生成二氧化硫的物质的量为：

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，
亚硫酸钠与硫酸反应生成的二氧化硫为：0.03mol-0.025mol=0.005mol，
由Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O可知，n（Na₂SO₃）=n（SO₂）=0.005mol，
所以n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）=0.025mol：0.005mol=5：1，
故答案为：5：1；
（3）沉淀过程中有碘单质参与，所以选用淀粉作为指示剂；
故答案为：淀粉；
解：滴定消耗36mL海波溶液中含有硫代硫酸钠的物质的量为：n（Na₂S₂O₃）=0.036L×0.100 mol?L^-1=0.0036mol，
根据（2）可知，消耗的海波溶液中含有的亚硫酸钠的物质的量为：n（Na₂SO₃）=0.0036mol÷5=0.00072mol，
根据题中反应方程式可得关系式：①2BaCrO₄～Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，
所以n₁（BaCrO₄）=

n(Na2S2O3)×2

6

=

0.0036mol×2

6

=0.0012mol，
②2BaCrO₄～Cr₂O₇^2-～3I₂～3SO₃^2-，
n₂（BaCrO₄）=

n(Na2SO3)×2

3

=

0.00072mol×2

3

=0.00048mol，
则：c（Ba²⁺）=

(1.2+0.48)×10-3mol

0.05L

=3.36×10^-2 mol?L^-1，
答：该工厂废水中Ba²⁺的物质的量浓度为3.36×10^-2 mol?L^-1．

点评：本题考查了测定某海波样品的成分、测定工厂废水中Ba²⁺的物质的量浓度的方法，题目难度较大，该题是高考题中常见的题型，侧重了对学生实验答题能力的培养和方法与技巧的指导和训练，有利于提高学生的实验设计能力和应试能力，提升学生的学科素养．