Question

用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加熱反應可制Na₂S₂O₃。10 ℃和70 ℃時，Na₂S₂O₃在水中的溶解度分別為60.0 g和212 g。常溫下，從溶液中析出的晶體是Na₂S₂O₃·5H₂O。現取15.1 g Na₂SO₃溶于80.0 mL水中，另取5.00 g硫粉加到上述溶液中，用小火加熱，反應結束后過濾。濾液在100 ℃經蒸發、濃縮、冷卻至10 ℃后析出Na₂S₂O₃·5H₂O晶體。

（1）濾液中除Na₂S₂O₃和可能未反應完全的Na₂SO₃外，最可能的雜質是__________。它是由________________而產生的。如果濾液中該雜質的含量不是很低，其檢測方法是________________________________。

（2）設Na₂SO₃跟硫粉完全反應，將濾液蒸發濃縮后，冷卻至70 ℃，溶液的體積約為30 mL，該溶液是否達到飽和？試通過計算說明。（70 ℃時，Na₂S₂O₃飽和溶液的密度為1.17 g·cm^-3）

(3)若要計算在100 ℃下將溶液蒸發至體積為30.0 mL，再冷卻至10 ℃所能得到的Na₂S₂O₃·5H₂O的質量，你認為__________（填寫1個選項字母）。

A.前面提供的數據已經足夠

B.還需要提供100 ℃時溶液的密度（1.14 g·cm^-3）

C.還需提供結晶后剩余溶液體積（10.0 mL）

(4)根據第（3）小題的選擇（如選A項則直接計算，如選B項或C項則可選用其數據計算），計算從10 ℃ 30.0 mL溶液中結晶析出的Na₂S₂O₃·5H₂O質量。

Answer 1

（1）Na₂SO₄  Na₂SO₃被O₂氧化  在濾液中先加入足量鹽酸，過濾，再在濾液中加入適量BaCl₂溶液有沉淀  （2）未飽和  （3）B  （4）23.2 g

解析：(1)最可能的雜質是Na₂SO₄，它是Na₂SO₃被O₂氧化生成的，檢測方法是：在濾液中先加入足量鹽酸，過濾，再在濾液中加入適量BaCl₂溶液有沉淀。

（2）根據Na₂SO₃+S====Na₂S₂O₃可求出生成的Na₂S₂O₃質量（S過量）：

此為70 ℃時溶液中Na₂S₂O₃的質量。若依70 ℃時溶解度能判斷出需水的量，但蒸發的水無法求出，因而不能直接判斷，只能用假設與驗證的思想方法來判斷。

解法1：假設70 ℃時為飽和溶液，可計算出溶液應有的質量分數，再將其與飽和溶液質量分數比較。

解法2：假設70 ℃時為飽和溶液，可計算出溶液應有的密度，再將其與飽和溶液的密度比較。

解法3：假設70 ℃時為飽和溶液，可以算出溶液應有的體積，再將其與30 mL比較。

解法4：假設70 ℃時為飽和溶液，可計算出溶液中應有的Na₂S₂O₃質量，再將其與18.9 g比較。1.17 g·mL^-1×30 mL×=24 g＞18.9 g，所以尚未飽和。

解法5：假設70 ℃時為飽和溶液，可求出溶解度數值與212 g是否相等。

（3）如果要求10 ℃時30.0 mL溶液中析出的Na₂S₂O₃·5H₂O質量，還需知道溶液中水的質量，前面提供的數據無法求解，A項不能選。m(H₂O)=m_溶液-m(Na₂S₂O₃),m_溶液=V_溶液×ρ_溶液，可求出水的質量，故選B項。結晶后的母液ρ不知，則無法求出母液質量，因而也無法求母液中的Na₂S₂O₃質量，C項不能選。

（4）利用第（3）小題中B項數據計算：設析出Na₂S₂O₃·5H₂O的質量為x。

解得：x=23.2 g。