Question

硫化鈉和碳酸鈉為原料、采用下述裝置制備硫代硫酸鈉，制備反應(yīng)可表示為：
2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂．根據(jù)要求回答問題：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開K1，關(guān)閉K2，最后洗氣瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O、SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O

．
（2）錐形瓶?jī)?nèi)溶液pH小于7時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分解，因此實(shí)驗(yàn)過程中需要控制錐形瓶?jī)?nèi)溶液的pH．
①反應(yīng)過程中，錐形瓶中溶液pH將

減小

（填“增大”、“減小”或“保持不變”）．
②測(cè)量錐形瓶中溶液pH時(shí)，用注射器吸取溶液樣品比直接打開錐形瓶中瓶塞取樣，除操作簡(jiǎn)便外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是

防止二氧化硫污染空氣

．
③若實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)得溶液pH已接近于7．此時(shí)應(yīng)該進(jìn)行的操作是

關(guān)閉K1，打開K2

．
（3）已知：2Na₂ S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂ S₄O₆．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行相關(guān)處理，可即獲得Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體．為測(cè)量其純度，取晶體樣品mg，加水溶解后，滴入幾滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到終點(diǎn)時(shí)，消耗碘水溶液vmL，則該樣品純度是

0.496v

m

%

（4）制取硫代硫酸鈉的另一種方法是直接將硫粉和亞硫酸鈉、水混合共熱制取．為探究制取硫代硫酸鈉最佳條件（溶液pH、亞硫酸鈉濃度、反應(yīng)溫度、硫粉質(zhì)量），設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)（每次實(shí)驗(yàn)時(shí)亞硫酸鈉質(zhì)量均為63g，反應(yīng)時(shí)間為30min）：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	溶液pH	亞硫酸鈉與水的質(zhì)量比	反應(yīng)溫度	硫粉質(zhì)量	亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率
1	10	1.5：1	100	18	80.7%
2	a	1.1：1	100	18	94.6%

①實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究亞硫酸鈉濃度對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，則a=

10

②若還要探究溶液pH、反應(yīng)溫度、硫粉質(zhì)量對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，除實(shí)驗(yàn)1、2外，至少還需進(jìn)行

3

次對(duì)比實(shí)驗(yàn)．
③實(shí)驗(yàn)表明：亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率不受硫粉質(zhì)量多少的影響．為什么？答：

硫?yàn)楣腆w，不影響平衡的移動(dòng)

．

Answer 1

分析：（1）打開K1，關(guān)閉K2，進(jìn)入最后洗氣瓶的尾氣含有CO₂、SO₂．二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水，二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉與水；
（2）①隨反應(yīng)進(jìn)行，Na₂S、Na₂CO₃濃度降低，同時(shí)生成二氧化碳；
②直接打開錐形瓶中瓶塞取樣，二氧化硫會(huì)逸出，污染空氣；
③錐形瓶?jī)?nèi)溶液pH小于7時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分解，當(dāng)溶液pH已接近于7，應(yīng)停止實(shí)驗(yàn)，用左邊的洗氣瓶吸收二氧化硫，防止污染空氣；
（3）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，根據(jù)關(guān)系式2Na₂ S₂O₃～I(xiàn)₂計(jì)算 mg樣品中n（Na₂ S₂O₃），根據(jù)m=nM計(jì)算mg樣品中Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體的質(zhì)量，據(jù)此據(jù)此純度；    
（4）①探究亞硫酸鈉濃度對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，亞硫酸鈉濃度濃度不同，其它條件應(yīng)該相同；
②要探究溶液pH、反應(yīng)溫度、硫粉質(zhì)量對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，其它條件相同情況下，應(yīng)進(jìn)行溶液pH不同、反應(yīng)溫度不同、硫粉質(zhì)量不同對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率影響對(duì)比實(shí)驗(yàn)；
③硫?yàn)楣腆w，不影響平衡的移動(dòng)．

解答：解：（1）打開K1，關(guān)閉K2，進(jìn)入最后洗氣瓶的尾氣含有CO₂、SO₂．二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水，二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉與水．反應(yīng)離子方程式為CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O、SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O、SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）①隨反應(yīng)進(jìn)行，Na₂S、Na₂CO₃濃度降低，同時(shí)生成二氧化碳，所以錐形瓶中溶液堿性減弱，pH將減小，故答案為：減小；
②直接打開錐形瓶中瓶塞取樣，二氧化硫會(huì)逸出，污染空氣．故用注射器吸取溶液樣品除操作簡(jiǎn)便外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是防止二氧化硫污染空氣，
故答案為：防止二氧化硫污染空氣；
③錐形瓶?jī)?nèi)溶液pH小于7時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品分解，當(dāng)溶液pH已接近于7，應(yīng)停止實(shí)驗(yàn)，用左邊的洗氣瓶吸收二氧化硫，防止污染空氣，故應(yīng)關(guān)閉K1，打開K2，
故答案為：關(guān)閉K1，打開K2；
（3）vmL0.010mol/L碘水溶液中n（I₂）=v×10^-3L×0.010mol/L=v×10^-5mol，則：
2Na₂ S₂O₃～～～～～～～I(xiàn)₂
   2                 1
n（Na₂ S₂O₃）       v×10^-5mol
所以n（Na₂ S₂O₃）=2×v×10^-5mol=2v×10^-5mol
Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體的質(zhì)量為2v×10^-5mol×248g/mol=496v×10^-5g．
則該樣品純度為

496v×10-5g

mg

×100%=

0.496v

m

%，
故答案為：

0.496v

m

%；
（4）①探究亞硫酸鈉濃度對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，亞硫酸鈉濃度濃度不同，其它條件應(yīng)該相同，所以1、2兩組實(shí)驗(yàn)，溶液的pH值相同，故a=10，
故答案為：10；
②要探究溶液pH、反應(yīng)溫度、硫粉質(zhì)量對(duì)亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化率的影響，其它條件應(yīng)相同情況下，應(yīng)進(jìn)行溶液pH不同對(duì)比實(shí)驗(yàn)、反應(yīng)溫度不同對(duì)比實(shí)驗(yàn)、硫粉質(zhì)量不同對(duì)比實(shí)驗(yàn)，除實(shí)驗(yàn)1、2外，至少還需進(jìn)行3次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，故答案為：3；
③硫?yàn)楣腆w，不影響平衡的移動(dòng)，故答案為：硫?yàn)楣腆w，不影響平衡的移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、實(shí)驗(yàn)裝置的理解評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作與設(shè)計(jì)、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與閱讀題目獲取信息、綜合運(yùn)用解決問題的能力．