Question

19．硫代硫酸鈉又名“大蘇打”，溶液具有弱堿性和較強的還原性，是棉織物漂白后的脫氯劑，定量分析中的還原劑．硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得，裝置如圖1所示．

已知：Na₂S₂O₃在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在，有關物質的溶解度曲線如圖2所示，
（1）Na₂S₂O₃•5H₂O的制備：
步驟1：如圖連接好裝置后（未裝藥品），檢查A、C裝置氣密性的操作是關閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好．
步驟2：加入藥品，打開K₁、關閉K₂，加熱．裝置B、D中的藥品可選用下列物質中的ACD（填編號）．
A．NaOH溶液      B．濃H₂SO₄C．酸性KMnO₄溶液     D．飽和NaHCO₃溶液
步驟3：C中混合液被氣流攪動，反應一段時間后，硫粉的量逐漸減少．
步驟4：過濾C中的混合液，將濾液經過加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品．
（2）Na₂S₂O₃性質的檢驗：向足量的新制氯水中滴加少量Na₂S₂O₃溶液，氯水顏色變淺，檢查反應后溶液中含有硫酸根，寫出該反應的化學方程式Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl，
（3）常用Na₂S₂O₃溶液測定廢水中Ba²⁺濃度，步驟如下：取廢水25.00mL，控制適當?shù)乃岫燃尤胱懔縆₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；過濾、洗滌后，用適量稀鹽酸溶解．此時CrO₄^2-全部轉化為Cr₂O^2-₇；再加過量KI溶液，充分反應后，加入淀粉溶液作指示劑，用0.010mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，反應完全時，消耗Na₂S₂O₃溶液18.00mL．部分反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-
則該廢水中Ba²⁺的物質的量濃度為0.0024mol/L．

Answer 1

分析 （1）步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質，檢驗裝置氣密性；
步驟2：裝置B、D的作用是進行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定，應控制溶液為弱堿性，即控制溶液pH接近或不小于7；
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品；
（2）由題目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反應生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯氣被還原為HCl；
（3）由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，結合消耗的Na₂S₂O₃利用關系式計算溶液中n（Ba²⁺），進而計算c（Ba²⁺）．

解答 解：（1）步驟1：利用氣體熱脹冷縮性質，檢驗裝置氣密性，具體操作為：關閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好；故答案為：關閉K₂打開K₁，在D中加水淹沒導管末端，用熱毛巾或雙手捂住燒瓶，D中導管有氣泡冒出，冷卻后形成1段水柱，說明氣密性良好；
步驟2：裝置B、D的作用是進行尾氣處理，防止尾氣中二氧化硫污染空氣，二氧化硫具有還原性，可以用酸性高錳酸鉀溶液氧化吸收，二氧化硫能與氫氧化鈉溶液、碳酸氫鈉溶液反應被吸收，故選：ACD；
步驟3：硫代硫酸鈉在酸性溶液中不穩(wěn)定，應控制溶液為弱堿性，可以控制溶液pH接近或不小于7，
步驟4：從溶液中獲得晶體，需要加熱濃縮，趁熱過濾，再將濾液冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干，得到產品，
故答案為：冷卻結晶；
（2）由題目信息可知，Na₂S₂O₃被氯水氧化反應生成Na₂SO₄、H₂SO₄，氯氣被還原為HCl，反應方程式為：Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl，
故答案為：Na₂ S₂O₃+4Cl₂+5H₂O=Na₂SO₄+H₂SO₄+8HCl；
（3）由題意可知，BaCrO₄用鹽酸溶解轉化為Cr₂O^2-₇，由元素守恒及已知方程式可得關系式：2Ba²⁺～2BaCrO₄～Cr₂O^2-₇～3I₂～6Na₂S₂O₃，消耗的Na₂S₂O₃為0.018L×0.01mol/L，則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，
故答案為：0.0024mol/L．

點評 本題考查實驗制備方案設計，涉及氣密性檢驗、對實驗裝置及步驟的分析評價、物質的分離提純、氧化還原反應滴定，（3）中注意利用關系式進行計算，難度中等．