Question

硫代硫酸鈉[Na₂S₂O₃?5H₂O]俗稱(chēng)為大蘇打，它是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，某廠技術(shù)人員設(shè)計(jì)了以下生產(chǎn)流程：

（1）寫(xiě)出FeS₂跟O₂反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）上述設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程最適合工業(yè)制備N(xiāo)a₂S₂O₃的是

 

（填序號(hào)），主要理由是

 

．
（3）某化學(xué)興趣小組查了有關(guān)資料，用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加熱反應(yīng)，可以制得Na₂S₂O₃．（Na₂S₂O₃溶解度：10℃為60g，70℃為200g）
取15.1克Na₂SO₃，溶于80.0毫升水．另取5.00克硫粉，用少許乙醇潤(rùn)濕后（以便硫能被水浸潤(rùn)），加到上述溶液中．用小火加熱至微沸，反應(yīng)約1小時(shí)后過(guò)濾．…
①若加入的硫粉不用乙醇潤(rùn)濕，對(duì)反應(yīng)的影響是

 

．（填序號(hào)）
（A）會(huì)降低反應(yīng)速率            （B）需要提高反應(yīng)溫度
（C）將增大反應(yīng)體系的pH值    （D）會(huì)減少產(chǎn)量
②反應(yīng)1時(shí)間后過(guò)濾，濾液經(jīng)

 

洗滌，干燥可得Na₂S₂O₃?5H₂O晶體．（簡(jiǎn)單寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程）
③濾液中除Na₂S₂O₃和可能未反應(yīng)完全的Na₂SO₃外，最可能存在的無(wú)機(jī)雜質(zhì)是

 

．如果濾液中該雜質(zhì)的含量不很低，其檢測(cè)的方法是：

 

．
④有同學(xué)認(rèn)為當(dāng)將上述濾液蒸發(fā)濃縮至溶液體積約為30mL時(shí)，即有Na₂S₂O₃晶體析出，不需冷卻結(jié)晶，試根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明（要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

 

[已知70℃時(shí)，Na₂S₂O₃飽和溶液的密度為1.2g/cm³]．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：（1）FeS₂跟O₂反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）分析甲、乙、丙流程可知甲中使用氯氣，丙中使用硫化氫是有毒氣體，甲中的鹽酸、氫氧化鈉原料價(jià)錢(qián)高，丙中的氯氣制備，碳酸鈉原料價(jià)錢(qián)高；乙中原料來(lái)源豐富，價(jià)格低，流程簡(jiǎn)單；
（3）①用乙醇對(duì)硫粉濕潤(rùn)，便于硫能被水浸潤(rùn)，題干反應(yīng)接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物利用率；
②溶液中得到晶體的操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，10℃為60g，冷卻到10℃，析出晶體過(guò)濾洗滌，干燥得到所需晶體；
③加熱過(guò)程中亞硫酸鈉易被氧化為硫酸鈉；依據(jù)硫酸根離子的檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證判斷；
④依據(jù)硫代硫酸鈉70℃的溶解度，計(jì)算30ml飽和溶液中硫代硫酸鈉的質(zhì)量，和硫元素守恒計(jì)算得到的硫代硫酸鈉的離子比較分析．

解答： 解：（1）FeS₂跟O₂反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，故答案為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）由流程中使用的原料和生產(chǎn)過(guò)程，從經(jīng)濟(jì)效益，流程簡(jiǎn)便，無(wú)污染等因素可知，甲、乙、丙流程可知甲中使用氯氣，丙中使用硫化氫是有毒氣體，甲中的鹽酸、氫氧化鈉原理價(jià)錢(qián)高，丙中的氯氣制備，碳酸鈉原料價(jià)錢(qián)高；乙中原料來(lái)源豐富，價(jià)格低，流程簡(jiǎn)單，
故答案為：乙；流程乙中原料FeS₂來(lái)源豐富，價(jià)格低，工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟；
（3）①用乙醇對(duì)硫粉濕潤(rùn)，便于硫能被水浸潤(rùn)，題干反應(yīng)接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物利用率，若加入的硫粉不用乙醇潤(rùn)濕會(huì)降低反應(yīng)速率，減少產(chǎn)物的產(chǎn)率；
（A）硫粉不用乙醇潤(rùn)濕會(huì)降低反應(yīng)速率，故A正確；          
（B）反應(yīng)條件是用小火加熱至微沸，硫粉不用乙醇濕潤(rùn)不需要提高反應(yīng)溫度，故B錯(cuò)誤；
（C）硫粉不用乙醇濕潤(rùn)，對(duì)溶液pH無(wú)影響，所以不改變反應(yīng)體系的pH值，故C錯(cuò)誤； 
（D）硫粉反應(yīng)少得到產(chǎn)物，會(huì)減少產(chǎn)量，故D正確；
故答案為：AD；
②溶液中得到晶體的操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，10℃為60g，冷卻到10°C，析出晶體過(guò)濾洗滌，干燥得到所需晶體，可得Na₂S₂O₃?5H₂O晶體，
故答案為：蒸發(fā)、濃縮、冷卻至10℃結(jié)晶、過(guò)濾；
③加熱過(guò)程中亞硫酸鈉易被氧化為硫酸鈉；依據(jù)硫酸根離子的檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證判斷，實(shí)驗(yàn)方法為：取出少許濾液置于試管，加稀鹽酸至溶液呈酸性后，過(guò)濾得出S，再往濾液中加BaCl₂溶液，如有白色沉淀即可證明含有Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄；取出少許濾液置于試管，加稀鹽酸至溶液呈酸性后，過(guò)濾得出S，再往濾液中加BaCl₂溶液，如有白色沉淀即可證明含有Na₂SO₄；
④若該反應(yīng)完全得到Na₂S₂O₃：m(Na2S2O3)=15.1g×

158g?mol-1

126g?mol-1

=18.9g，
若蒸發(fā)濃縮得到的30mL溶液為飽和溶液，其所含的Na₂S₂O₃：m(Na2S2O3)=30mL×1.2g/cm3×

200g

200g+100g

=24g，
18.9g＜24g，則該溶液尚未飽和，70℃時(shí)沒(méi)有晶體析出，
故答案為：若該反應(yīng)完全得到Na₂S₂O₃：m(Na2S2O3)=15.1g×

158g?mol-1

126g?mol-1

=18.9g，若蒸發(fā)濃縮得到的30mL溶液為飽和溶液，其所含的Na₂S₂O₃：m(Na2S2O3)=30mL×1.2g/cm3×

200g

200g+100g

=24g，18.9g＜24g，則該溶液尚未飽和，70℃時(shí)沒(méi)有晶體析出．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究，物質(zhì)性質(zhì)和生產(chǎn)流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的分析判斷，晶體析出條件的和離子檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)為解題關(guān)鍵，題目難度較大．