Question

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

（1）實驗時，打開K1，關閉K2，最后洗氣瓶中發生反應的離子方程式是______．
（2）錐形瓶內溶液pH小于7時會導致產品分解，因此實驗過程中需要控制錐形瓶內溶液的pH．
①反應過程中，錐形瓶中溶液pH將______（填“增大”、“減小”或“保持不變”）．
②測量錐形瓶中溶液pH時，用注射器吸取溶液樣品比直接打開錐形瓶中瓶塞取樣，除操作簡便外，還具有的優點是______．
③若實驗過程中測得溶液pH已接近于7．此時應該進行的操作是______．
（3）已知：2Na₂ S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂ S₄O₆．實驗結束后進行相關處理，可即獲得Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體．為測量其純度，取晶體樣品mg，加水溶解后，滴入幾滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到終點時，消耗碘水溶液vmL，則該樣品純度是______
（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、反應溫度、硫粉質量），設計如下對比實驗（每次實驗時亞硫酸鈉質量均為63g，反應時間為30min）：

實驗序號	溶液pH	亞硫酸鈉與水的質量比	反應溫度	硫粉質量	亞硫酸鈉轉化率
1	10	1.5：1	100	18	80.7%
2	a	1.1：1	100	18	94.6%

①實驗1、2的目的是探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉化率的影響，則a=______
②若還要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質量對亞硫酸鈉轉化率的影響，除實驗1、2外，至少還需進行______次對比實驗．
③實驗表明：亞硫酸鈉轉化率不受硫粉質量多少的影響．為什么？答：______．

Answer 1

解：（1）打開K1，關閉K2，進入最后洗氣瓶的尾氣含有CO₂、SO₂．二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉與水．反應離子方程式為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隨反應進行，Na₂S、Na₂CO₃濃度降低，同時生成二氧化碳，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，二氧化硫會逸出，污染空氣．故用注射器吸取溶液樣品除操作簡便外，還具有的優點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錐形瓶內溶液pH小于7時會導致產品分解，當溶液pH已接近于7，應停止實驗，用左邊的洗氣瓶吸收二氧化硫，防止污染空氣，故應關閉K1，打開K2，
故答案為：關閉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～～～～～～～I₂
2 1
n（Na₂ S₂O₃） v×10^-5mol
所以n（Na₂ S₂O₃）=2×v×10^-5mol=2v×10^-5mol
Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體的質量為2v×10^-5mol×248g/mol=496v×10^-5g．
則該樣品純度為×100%=%，
故答案為：%；
（4）①探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉化率的影響，亞硫酸鈉濃度濃度不同，其它條件應該相同，所以1、2兩組實驗，溶液的pH值相同，故a=10，
故答案為：10；
②要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質量對亞硫酸鈉轉化率的影響，其它條件應相同情況下，應進行溶液pH不同對比實驗、反應溫度不同對比實驗、硫粉質量不同對比實驗，除實驗1、2外，至少還需進行3次對比實驗，故答案為：3；
③硫為固體，不影響平衡的移動，故答案為：硫為固體，不影響平衡的移動．
分析：（1）打開K1，關閉K2，進入最后洗氣瓶的尾氣含有CO₂、SO₂．二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，二氧化硫與氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉與水；
（2）①隨反應進行，Na₂S、Na₂CO₃濃度降低，同時生成二氧化碳；
②直接打開錐形瓶中瓶塞取樣，二氧化硫會逸出，污染空氣；
③錐形瓶內溶液pH小于7時會導致產品分解，當溶液pH已接近于7，應停止實驗，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，根據關系式2Na₂ S₂O₃～I₂計算 mg樣品中n（Na₂ S₂O₃），根據m=nM計算mg樣品中Na₂ S₂O₃?5H₂O晶體的質量，據此據此純度；
（4）①探究亞硫酸鈉濃度對亞硫酸鈉轉化率的影響，亞硫酸鈉濃度濃度不同，其它條件應該相同；
②要探究溶液pH、反應溫度、硫粉質量對亞硫酸鈉轉化率的影響，其它條件相同情況下，應進行溶液pH不同、反應溫度不同、硫粉質量不同對亞硫酸鈉轉化率影響對比實驗；
③硫為固體，不影響平衡的移動．
點評：本題考查學生對工藝流程的理解、實驗裝置的理解評價、實驗操作與設計、物質性質、氧化還原反應滴定應用等，難度中等，需要學生具有扎實的基礎與閱讀題目獲取信息、綜合運用解決問題的能力．