Question

焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是生产、生活中重要的物质，受热易分解，实验室制备Na₂S₂O₅的实验流程如下：

H₂SO₄SO₂Na₂S₂O₅溶液Na₂S₂O₅晶体 Na₂S₂O₅

(1)步骤一中一般用70%的H₂SO₄，H₂SO₄浓度过小或过大均不利于SO₂的逸出，原因是_______。

(2)步骤二的实验装置如图：

①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_________。

②处理尾气，选用的最合理的装置(夹持装置已略去)为_______(填标号)。

(3)“操作1”包括的操作有低温蒸发、结晶、____、洗涤。洗涤时先用饱和SO₂水溶液，再用无水乙醇，用饱和SO₂水溶液、无水乙醇洗涤产品的共同优点是____，用无水乙醇洗涤的另外一个优点是_____。

(4)“步骤四”脱水需在N₂的气氛中低温烘干，原因是______。

(5)用酸性KMnO₄溶液______(填“能”或“不能”)鉴别出产品Na₂S₂O₅中含有Na₂SO₄。

(6)产品纯度检验：取1.0 g Na₂S₂O₅产品溶于水配成100 mL溶液，取上述配好的溶液25.00 mL，用0.1 mol·L^-1的碘标准液滴定至终点，消耗24.00 mL碘标准液，该样品中Na₂S₂O₅的纯度为_____。(其他杂质不参与反应)

Answer

H2SO4浓度过小则反应速率慢，同时SO2更多的溶解于水中；浓度过大则H2SO4难以电离出H+，导致速率过慢 Na2SO3+SO2=Na2S2O5 d 过滤 减少Na2S2O5在水中的溶解 干燥快 防止Na2S2O5被空气中的氧气氧化和受热分解 不能 91.2%

【解析】

硫酸和亚硫酸钠发生反应生成了二氧化硫，二氧化硫通入亚硫酸钠饱和溶液中得到焦亚硫酸钠，焦亚硫酸钠经低温蒸发、结晶、过滤、洗涤得到Na2S2O5晶体，经脱水得到焦亚硫酸钠，尾气为二氧化硫，用碱性溶液吸收，焦亚硫酸钠受热易分解，低温蒸发、结晶、过滤、洗涤得到晶体，脱水需在N2的气氛中低温烘干，据此分析。

(1)步骤一中一般用70%的H2SO4，H2SO4浓度过小，SO2更多的溶解于水中则反应速率慢，浓度过大则H2SO4难以电离出H+，导致速率过慢，均不利于SO2的逸出；

(2)①三颈烧瓶中发生反应是二氧化硫和亚硫酸钠反应生成焦亚硫酸钠，化学方程式为：Na2SO3+SO2=Na2S2O5；

②尾气中含有二氧化硫，处理尾气，应该选用碱性物质或者是具有氧化性物质：

a．酸性高锰酸钾溶液可以吸收二氧化硫，但吸收装置不能密闭，且导气管没有插入溶液中，气流不畅通、吸收效率极低，影响整个实验效率，故a不符合题意；

b．氢氧化钙吸收二氧化硫后生成亚硫酸钙沉淀，容易将U形管堵塞，且氢氧化钙的溶解度较小，其溶液的吸收量较小，故b不符合题意；

c．浓硫酸不能吸收二氧化硫，故c不符合题意；

d．二氧化硫可以用氢氧化钠溶液吸收，用干燥管可防止倒吸，故d符合题意；

答案选d；

(3)焦亚硫酸钠受热易分解，从溶液中得到晶体的 “操作1”包括的操作有低温蒸发、结晶、过滤、洗涤。焦亚硫酸钠不溶于无水乙醇，在饱和二氧化硫水溶液中的溶解度较小，洗涤时先用饱和SO2水溶液，再用无水乙醇，可以减少Na2S2O5在水中的溶解，乙醇易挥发，干燥快；

(4)Na2S2O5中S为+4价，有较强的还原性，防止Na2S2O5被空气中的氧气氧化，Na2S2O5受热易分解，“步骤四”脱水需在N2的气氛中低温烘干；

(5)酸性KMnO4溶液与Na2SO4不反应，没有明显现象，用酸性KMnO4溶液不能鉴别出产品Na2S2O5中含有Na2SO4；

(6) Na2S2O5和I2发生氧化还原反应，Na2S2O5+2I2+3H2O=Na2SO4+4HI+H2SO4，碘的物质的量为0.1mol·L-1×24×10-3mL=2.4×10-3mol，根据Na2S2O5~2I2可知，用去的Na2S2O5的物质的量为1.2×10-3mol，Na2S2O5的质量为1.2×10-3mol×190g/mol=0.228g，100 mL溶液所含Na2S2O5的质量为0.228g×4=0.912g，该样品中Na2S2O5的纯度为×100%=91.2%。