Question

19．硫代硫酸钠又名“大苏打”，溶液具有弱碱性和较强的还原性，是棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得，装置如图1所示．

已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶解度曲线如图2所示，
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O的制备：
步骤1：如图连接好装置后（未装药品），检查A、C装置气密性的操作是关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好．
步骤2：加入药品，打开K₁、关闭K₂，加热．装置B、D中的药品可选用下列物质中的ACD（填编号）．
A．NaOH溶液      B．浓H₂SO₄C．酸性KMnO₄溶液     D．饱和NaHCO₃溶液
步骤3：C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．
步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过加热浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
（2）Na₂S₂O₃性质的检验：向足量的新制氯水中滴加少量Na₂S₂O₃溶液，氯水颜色变浅，检查反应后溶液中含有硫酸根，写出该反应的化学方程式Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl，
（3）常用Na₂S₂O₃溶液测定废水中Ba²⁺浓度，步骤如下：取废水25.00mL，控制适当的酸度加入足量K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解．此时CrO₄^2-全部转化为Cr₂O^2-₇；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉溶液作指示剂，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液进行滴定，反应完全时，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-
则该废水中Ba²⁺的物质的量浓度为0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）步骤1：利用气体热胀冷缩性质，检验装置气密性；
步骤2：装置B、D的作用是进行尾气处理，防止尾气中二氧化硫污染空气；
步骤3：硫代硫酸钠在酸性溶液中不稳定，应控制溶液为弱碱性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步骤4：从溶液中获得晶体，需要加热浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品；
（2）由题目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反应生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯气被还原为HCl；
（3）由题意可知，BaCrO₄用盐酸溶解转化为Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得关系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，结合消耗的Na₂S₂O₃利用关系式计算溶液中n（Ba²⁺），进而计算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）步骤1：利用气体热胀冷缩性质，检验装置气密性，具体操作为：关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好；故答案为：关闭K₂打开K₁，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，D中导管有气泡冒出，冷却后形成1段水柱，说明气密性良好；
步骤2：装置B、D的作用是进行尾气处理，防止尾气中二氧化硫污染空气，二氧化硫具有还原性，可以用酸性高锰酸钾溶液氧化吸收，二氧化硫能与氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液反应被吸收，故选：ACD；
步骤3：硫代硫酸钠在酸性溶液中不稳定，应控制溶液为弱碱性，可以控制溶液pH接近或不小于7，
步骤4：从溶液中获得晶体，需要加热浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品，
故答案为：冷却结晶；
（2）由题目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反应生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯气被还原为HCl，反应方程式为：Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl，
故答案为：Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl；
（3）由题意可知，BaCrO₄用盐酸溶解转化为Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得关系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，消耗的Na₂S₂O₃为0.018L×0.01mol/L，则n（Ba²⁺）=0.018L×0.01mol/L×$\frac{1}{3}$=0.00006mol，故溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{0.00006mol}{0.025L}$=0.0024mol/L，
故答案为：0.0024mol/L．

点评 本题考查实验制备方案设计，涉及气密性检验、对实验装置及步骤的分析评价、物质的分离提纯、氧化还原反应滴定，（3）中注意利用关系式进行计算，难度中等．