Question

用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加熱反應，可制得Na₂S₂O₃。10℃和70℃時，Na₂S₂O₃在100 g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。Na₂S₂O₃在酸性溶液中立即完全分解：Na₂S₂O₃＋2HCl＝S↓＋SO₂↑＋H₂O＋2NaCl�，F取15.1 g，溶于80.0 mL水。另取5.00 g硫粉，用少許乙醇潤濕后（以使硫能被水浸潤），加到上述溶液中。用小火加熱至微沸，反應約1小時后過濾。濾液在100℃經蒸發、濃縮、冷卻至10℃后析出Na₂S₂O₃•5H₂O晶體。

（1）若加入的硫粉不用乙醇潤濕，對反應的影響是　　　　 。

A．會降低反應速率　　　　　　　　　　　　   B．需要提高反應溫度

C．將增大反應體系的PH  　　　　   D．會減少產量

（2）反應1小時后過濾，其目的是　　　　　　　　　　　　   。

（3）濾液中除Na₂S₂O₃和可能未反應完全的Na₂SO₃外，最可能存在的無機雜質是　　    。它是由　　　　　　    而產生的。如果濾液中該雜質的含量不很低，其檢測的方法是：　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　  。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）AD （2）除去過量的硫粉 （3）硫酸鈉；亞硫酸鈉被空氣氧化；取出少許溶液加稀鹽酸至酸性后，過濾除去S，再加氯化鋇溶液

提示：

（1）從反應速率和轉化率上對實驗進行探討，亞硫酸鈉和硫粉在水中加熱可以制備硫代硫酸鈉。實際實驗中，亞硫酸鈉溶于水，而硫不溶于水，硫粉不是漂在水面上，就是沉在水底。亞硫酸鈉與硫粉接觸不充分，制備的反應速率較慢，單位時間內的產率也就較低。固體在溶液中雖然沒有濃度的問題，但懸浮在溶液中，增大接觸的幾率，其反應速率將加快。先將硫粉用酒精潤濕，再投入溶液中，硫粉在加熱微沸時懸浮在溶液中，充分與亞硫酸鈉接觸而反應。顯然反應速率加快，單位時間內產率也提高。 （2）從具體實驗操作討論，由加熱微沸約1小時可知，該反應不屬于瞬間完成完全反應（第三問給了暗示），存在產率（轉化率）的問題，由于硫粉要比亞硫酸鈉便宜的多，硫粉加的是過量的（0.012 mol的亞硫酸鈉和0.016 mol的硫粉），若在結晶前不除去，必然晶體中混有硫粉而使產品不純。所以在反應約1小時后需過濾，再經蒸發，濃縮，冷卻后析出晶體。 （3）從元素化合物的性質討論，加熱微沸約1小時后，過量的硫粉在結晶前已過濾除去，濾液中理應有生成物硫代硫酸鈉和未反應的亞硫酸鈉。最有可能存在的無機雜質，僅能從濾液中物質轉化來討論。硫代硫酸鈉在堿性條件下生成，在酸性條件下轉化為硫、二氧化硫……，本身亞硫酸鈉溶液顯堿性，制備的過程中又未加酸，因此它不可能轉化。亞硫酸鈉具有還原性，在加熱微沸的過程中，易被忽略的氧氣（空氣中）參與了反應，因此混有的無機雜質應是硫酸鈉。硫酸根離子應由亞硫酸根離子氧化生成。具體檢驗時，若按常規檢驗方法，檢驗硫酸根離子，只要向試劑溶液中加入鋇試劑，生成沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解，即可得出試劑中含有硫酸根離子的結論。混有硫代硫酸鈉的溶液中，加酸要出現硫的沉淀，且加酸也不溶解，因此就不能判斷是否有硫酸根離子存在。檢驗時，取少量試劑，先加足量的鹽酸，消耗全部的硫代硫酸鈉，過濾除去硫的沉淀，再按檢驗硫酸根離子的方法檢驗濾液中是否含有該雜質。