Question

【題目】硫代硫酸鈉可由亞硫酸鈉和硫粉通過化合反應制得：Na2SO3+S=Na2S2O3，常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O，Na2S2O35H2O于4045℃熔化，48℃分解：Na2S2O3易溶于水，不溶于乙醇。在水中有關物質的溶解度曲線如圖1所示。

I．現按如下方法制備Na2S2O35H2O：

將硫化鈉和碳酸鈉按反應要求比例一并放入三頸燒瓶中，注入150mL蒸餾水使其溶解，在分液漏斗中，注入濃硫酸，在裝置2中加入亞硫酸鈉固體，并按如圖2示安裝好裝置。

(1)儀器2的名稱為___，裝置6中可加入___。

A.BaCl2溶液 B.濃H2SO4 C.酸性KMnO4溶液 D.NaOH溶液

(2)打開分液漏斗活塞，注入濃鹽酸使反應產生的二氧化硫氣體較均勻的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，并用磁力攪拌器攪動并加熱，反應原理為：

①Na2CO3+SO2═Na2SO3+CO2

②Na2S+SO2+H2O═Na2SO3+H2S

③2H2S+SO2═3S↓+2H2O

④Na2SO3+SNa2S2O3

總反應為：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2

隨著SO2氣體的通入，看到溶液中有大量淺黃色固體析出，繼續通SO2氣體，反應約半小時。當溶液中pH接近或不小于7時，即可停止通氣和加熱。溶液pH要控制不小于7的理由是：___（用文字和相關離子方程式表示）。

Ⅱ．分離Na2S2O35H2O并測定含量：

(3)為減少產品的損失，操作①為___，操作②是抽濾洗滌、干燥，其中洗滌操作是用___（填試劑名稱）作洗滌劑。

(4)蒸發濃縮濾液，直至溶液呈微黃色渾濁為止。蒸發時要控制溫度不宜過高，其原因是___。

(5)制得的粗產品中往往含有少量雜質。為了測定粗產品中Na2S2O35H2O的含量，一般采用在酸性條件下用KMnO4標準液滴定的方法（假定雜質與酸性KMnO4溶液不反應）。稱取1.28g粗樣品溶于水，用（0.40mol/LKMnO4溶液（加入適量硫酸酸化）滴定，當溶液中S2O全部被氧化時，消耗KMnO4溶液20.00mL。（5S2O+8MnO+14H+=8Mn2++10SO+7H2O）

試回答：

①滴定終點時的顏色變化___

②產品中Na2S2O35H2O的質量分數為___

Answer 1

【答案】蒸餾燒瓶 CD Na2S2O3在酸性環境中不能穩定存在，發生反應：S2O+2H+=S↓+SO2+H2O 趁熱過濾 乙醇 溫度過高會導致析出的晶體分解 溶液由無色變為淺紅色，半分鐘內不褪色 96.9%

【解析】

I．蒸餾燒瓶中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，在三頸燒瓶中二氧化硫、硫化鈉、碳酸鈉反應生成硫代硫酸鈉，Na2S2O3在酸性環境中不穩定，容易分解得到S與二氧化硫，二氧化硫不易過量，碳酸鈉可以反應掉氫離子，防止溶液呈酸性，尾氣中有未反應的二氧化硫，在裝置⑥中用氫氧化鈉溶液或酸性高錳酸鉀溶液吸收；

Ⅱ．所得熱的反應混合溶液加活性炭脫色并保溫，然后趁熱過濾除去活性炭，適當加熱但控制溫度不超過40℃進行蒸發濃縮，然后冷卻結晶、抽濾、洗滌得粗Na2S2O35H2O晶體。

I．(1)儀器2的名稱為蒸餾燒瓶，裝置6吸收未反應的SO2，防止污染空氣：

A．SO2不能和BaCl2溶液反應，不能被吸收，A不滿足題意；

B．SO2不能被濃硫酸吸收，B不滿足題意；

C．SO2具有還原性，可以被酸性KMnO4溶液吸收，C滿足題意；

D．SO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應，可被NaOH溶液吸收，D滿足題意；

故答案為：蒸餾燒瓶；CD；

(2)當溶液pH＜7時，溶液顯示酸性，會發生反應：S2O32-+2H+＝S↓+SO2↑+H2O，所以Na2S2O3在酸性環境中不能穩定存在，應該使溶液的pH不小于7，故答案為：Na2S2O3在酸性環境中不能穩定存在，發生反應：S2O32-+2H+＝S↓+SO2+H2O；

(3)常溫下溶液中析出晶體為Na2S2O35H2O，為了避免過濾時析出Na2S2O35H2O晶體導致產率降低，操作①過濾除去活性炭時需要趁熱過濾，洗滌時為減少Na2S2O35H2O晶體損失，依據Na2S2O3易溶于水，不溶于乙醇的性質選擇乙醇洗滌，且洗滌后乙醇易揮發，不引入新的雜質，故答案為：趁熱過濾；乙醇；

(4)由于Na2S2O35H2O于40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸發時溫度過高會導致析出的晶體分解，降低了產率，故答案為：溫度過高會導致析出的晶體分解；

(1)①到達終點時，再滴入一滴高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀不能被消耗，溶液由無色變為淺紅色，且半分鐘內不褪色，故答案為：溶液由無色變為淺紅色，半分鐘內不褪色；

②20.00mL 0.40mol/L KMnO4溶液中含有高錳酸鉀的物質的量為：n(KMnO4)＝0.40mol/L×0.02L＝0.008mol，根據反應：5S2O32-+8MnO4-+14H+═8Mn2++10SO42-+7H2O，可知1.28g的粗樣品含有Na2S2O35H2O的物質的量為：n(Na2S2O35H2O)＝n(S2O32-)=＝0.005mol，產品中Na2S2O35H2O的質量分數=＝96.9%，故答案為：96.9%。