Question

6．Na₂S₂O₃俗称大苏打（海波）是重要的化工原料．用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加热反应，可以制得Na₂S₂O₃．已知10℃和70℃时，Na₂S₂O₃在100g水中的溶解度分别为60，.0g和212g．常温下，从溶液中析出的晶体是Na₂S₂O₃•5H₂O．现实验室欲制取Na₂S₂O₃•5H₂O晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O的分子量为248）步骤如下：
①称取12.6g Na₂SO₃于烧杯中，溶于80.0mL水．
②另取4.0g硫粉，用少许乙醇润湿后，加到上述溶液中．
③（如图所示，部分装置略去），水浴加热，微沸，反应约1小时后过滤．
④滤液在经过蒸发浓缩、冷却结晶后析出Na₂S₂O₃•5H₂O晶体．
⑤进行减压过滤并干燥．
（1）仪器B的名称是球形冷凝管．其作用是冷凝回流．加入的硫粉用乙醇润湿的目的是增加反应物接触面积，提高反应速率．
（2）步骤④应采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶．
（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Na₂SO₄．如果滤液中该杂质的含量不很低，其检测的方法是：取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含．
（4）为了测产品的纯度，称取7.40g 产品，配制成250mL溶液，用移液管移取25.00mL于锥形瓶中，滴加淀粉溶液作指示剂，再用浓度为0.0500mol/L 的碘水，用酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管来滴定（2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-），滴定结果如下：

滴定次数	滴定前读数（mL）	滴定滴定后读数（mL）
第一次	0.30	31.12
第二次	0.36	31.56
第三次	1.10	31.88

则所得产品的纯度为103.2%，你认为影响纯度的主要原因是（不考虑操作引起误差）含有的Na₂SO₃也会和I₂发生反应，从而影响纯度．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知，仪器B为球形冷凝管，结烧瓶中的液体进行冷凝回流，硫粉难溶于水、微溶于乙醇，乙醇湿润可以使硫粉易于分散到溶液中，硫在酒精中微溶，可以增大接触面积，提高反应速率；
（2）溶液中得到溶质固体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等步骤得到；
（3）由于S₂O₃^2?具有还原性，易被氧气氧化成硫酸根离子可知杂质为硫酸钠，依据硫酸根离子检验方设计实验检验；
（4）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所能得到的Na₂S₂O₃•5H₂O的质量，需要知道10℃时Na₂S₂O₃的溶解度，以及100℃时溶液的密度和Na₂SO₃与S粉完全反应后生成的Na₂S₂O₃的质量分析；
（5）碘水有氧化性，能腐蚀橡胶管；依据化学反应方程式2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₄^2-+2I^-计算即可，测定样品的纯度就是以碘标准溶液为标准的，如果滴定终点没有控制好，碘标准溶液滴加过量也会和亚硫酸钠反应；

解答 解：（1）根据装置图可知，仪器B为球形冷凝管，结烧瓶中的液体进行冷凝回流，硫粉难溶于水微溶于乙醇，所以硫粉在反应前用乙醇湿润是使硫粉易于分散到溶液中，有利于硫粉和Na₂SO₃溶液充分接触，加快反应速率
故答案为：球形冷凝管；冷凝回流；增加反应物接触面积，提高反应速率；
（2）通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等步骤得到溶液中的溶质固体，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（3）S₂O₃^2?具有还原性，能够被氧气氧化成硫酸根离子，滤液中除Na₂S₂O₃和可能未反应完全的Na₂SO₃外，存在被氧化产物硫酸钠，所以可能存在的杂质是硫酸钠，其检测的方法依据硫酸根离子检验：取出少许溶液，加盐酸至酸性后，区上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液．则加入的盐酸发生两个反应的化学方程式为：Na₂SO₃+2HCl═SO₂↑+H₂O+2NaCl，Na₂S₂O₃+2HCl=S↓+SO₂↑+H₂O+2NaCl，取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含，
故答案为：Na₂SO₄；取出少许溶液，加稀盐酸至酸性，静置后，取上层清液或过滤除去S，再加BaCl₂溶液，若出现浑浊则含Na₂SO₄，反之不含；
（4）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所能得到的Na₂S₂O₃•5H₂O的质量，需要知道10℃时Na₂S₂O₃的溶解度，以及100℃时溶液的密度和Na₂SO₃与S粉完全反应后生成的Na₂S₂O₃的质量，故选B，
故答案为：B；
（5）碘水有氧化性，能腐蚀橡胶管，所以碘水应放在酸式滴定管中进行滴定，根据题中表中的数据可知，第二次数据偏差较大，所以取一、三两次实验的数据，所以用去的碘水的体积为$\frac{30.78+30.82}{2}$mL=30.8mL，碘的物质的量为：0.0500mol•L^-l×0.0308L=0.00154mol，
2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，
2       1
x      0.00154mol
解x=0.00308mol，故Na₂S₂O₃•5H₂O的物质的量为0.00308mol，质量为：0.00308×248g/mol=0.7638g，
则称取7.40g产品，配制成250mL溶液中，Na₂S₂O₃•5H₂O的质量为=0.7638g×$\frac{250}{25}$=7.638g
故产品的纯度为：$\frac{7.638g}{7.40g}$×100%=103.2%，
碘单质有强的氧化性，Na₂SO₃具有还原性，Na₂SO₃会和I₂发生反应，从而影响纯度，
故答案为：酸式；103.2%；含有的Na₂SO₃也会和I₂发生反应，从而影响纯度．

点评 本题考查了试剂的作用、物质的推断、滴定的计算、方程式的书写等知识，（5）计算量较大，题目难度较大，注意关系式的应用．