Question

2．硫代硫酸钠俗称保险粉，又名“大苏打”．可用于照相业作定影剂、纸浆漂白作脱氯剂，也可用于氰化物、砷、汞、铅、铋、碘等中毒的治疗，也是一种常用的实验试剂．
Ⅰ．已知：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂+H₂O，某研究小组依据该反应探究外界条件对反应速率的影响，设计实验如下：

实验 编号	实验温度 /℃	Na2S2O3		H2SO4		蒸馏水体积 /mL
		体积/mL	浓度/mol•L-1	体积/mL	浓度/mol•L-1
①	25	10	0.1	10	0.1	0
②	25	5	0.1	10	0.1	5
③	25	5	0.2	10	0.2	5
④	50	5	0.1	10	0.1	5
⑤	50	10	0.2	5	0.2	5

下列有关说法正确的是AD
A．实验①和②探究其他条件不变时Na₂S₂O₃浓度对相关反应速率的影响
B．实验①和③溶液变浑浊的时间相同
C．其他条件不变时，探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验③和⑤
D．该同学在实验中采用的研究方法是实验比较法
Ⅱ．实验室用SO₂通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中来制备硫代硫酸钠．反应原理为：
2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂
本实验对Na₂S纯度要求较高，利用图1所示的装置可将工业级的Na₂S提纯．已知Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精．提纯过程为：将已称量好的工业级Na₂S放入圆底烧瓶中，加入一定质量的酒精和少量水．按图1所示装配所需仪器，向冷凝管通入冷却水，同时水浴加热．待烧瓶中固体不再减少时，停止加热．将烧瓶取下，立即趁热过滤，再冷却结晶，过滤．将所得固体洗涤、干燥，得到Na₂S•9H₂O晶体．

（1）在提纯过程中“趁热过滤”操作的目的是防止硫化钠结晶析出而损失、去除杂质；
（2）用图2所示装置制取Na₂S₂O₃，其中盛放Na₂SO₃固体的玻璃仪器名称是蒸馏烧瓶，NaOH溶液的作用是吸收SO₂等尾气，防止污染．
（3）保险粉样品中Na₂S₂O₃•5H₂O的纯度（质量分数）可通过氧化还原滴定法测定，相关反应方程式为2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．准确称取W　g样品于锥形瓶中，用适量蒸馏水溶解，并滴加淀粉溶液作指示剂．用0.1000　mol•L?¹碘的标准溶液进行滴定．
请回答：
①到达滴定终点的标志滴入最后一滴碘的标准溶液，溶液变为蓝色，且30s内不恢复原色；
②滴定起始和终点的液面位置如图3，则消耗碘的标准溶液体积为18.10mL，产品的纯度为$\frac{0.362M}{W}$%（设Na₂S₂O₃•5H₂O相对分子质量为M）．
③若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃•5H₂O的纯度的测量结果偏低（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．

Answer 1

分析 I．A．实验①、②的温度相等，c（H₂SO₄）相等，c（Na₂S₂O₃）不相等，故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响；
B．实验①、③的温度相等，c（Na₂S₂O₃）相等，c（H₂SO₄）不相等，反应速率不相等；
C．实验③、⑤温度不相等，c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）也均不相等；
D．采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响；
Ⅱ．（1）过滤除去不溶杂质，若温度冷却，硫化钠会结晶析出而损失；
（2）盛放Na₂SO₃固体的玻璃仪器是蒸馏烧瓶，三颈烧瓶内反应结束会有未反应的二氧化硫，直接排放会污染空气；
（3）①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，利用碘单质遇碘单质变蓝指示反应终点
②终点读数与起点读数之差为消耗碘的标准溶液体积，根据方程式计算
③局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积偏小，测定结果偏低．

解答 解：I．A．实验①、②的温度相等，c（H₂SO₄）相等，c（Na₂S₂O₃）不相等，故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响，故A正确；
B．实验①、③的温度相等，c（Na₂S₂O₃）相等，c（H₂SO₄）不相等，③中c（H₂SO₄）较大，反应速率较快，变浑浊时间较短，故B错误；
C．探究温度对化学反应速率的影响，应保证物质的浓度相等，而实验③、⑤温度不相等，c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）也均不相等，实验②、④中c（H₂SO₄）和c（Na₂S₂O₃）均相等，但温度不等，故实验②、④是探究温度对化学反应速率的影响，故C错误；
D．采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响，故D正确，
故选：AD；
Ⅱ．（1）过滤除去不溶杂质，若温度冷却，硫化钠会结晶析出而损失，
故答案为：防止硫化钠结晶析出而损失、去除杂质；
（2）盛放Na₂SO₃固体的玻璃仪器是蒸馏烧瓶，三颈烧瓶内反应结束会有未反应的二氧化硫，装置中氢氧化钠是吸收尾气的主要作用，因为原料气二氧化硫是污染性气体不能排放到空气中，以防止污染空气，
故答案为：蒸馏烧瓶；吸收SO₂等尾气，防止污染；
（3）①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，滴入最后一滴碘的标准溶液，溶液变为蓝色，且30s内不恢复原色，说明反应到达终点，
故答案为：滴入最后一滴碘的标准溶液，溶液变为蓝色，且30s内不恢复原色；
②终点读数为18.10mL，起点读数为0.00mL，故消耗碘的标准溶液体积为18.10mL，
设Na₂S₂O₃•5H₂O的纯度为x，则：
2Na₂S₂O₃•5H₂O～2Na₂S₂O₃～I₂
2M g                 1mol
Wxg                 18.10×10^-3L×0.1000　mol•L^-1
故2M g：Wx g=1mol：18.10×10^-3L×0.1000　mol•L^-1
解得x=$\frac{0.362M}{W}$%，
故答案为：18.10；$\frac{0.362M}{W}$%；
③局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积偏小，会使样品中Na₂S₂O₃•5H₂O的纯度的测量结果偏低，
故答案为：偏低．

点评 本题属于拼合型题目，涉及探究温度和浓度对反应速率的影响、物质实验制备、氧化还原反应滴定等，是对学生综合能力的考查，难度中等．