Question

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃），又名大苏打、海波，主要用于照相业作定影剂、作鞣革时重铬酸盐的还原剂，易溶于水，遇酸易分解。其工艺制备流程如下：

某化学兴趣小组同学模拟该流程设计了如下实验装置：

回答下列问题：

（1）a处可用来检验I中的反应是否发生，选用的试剂是______________，若要停止I中的化学反应，除停止加热外，还要采取的操作是________________________。

（2）加热I，使反应完全，发现浸入液面下的铜丝变黑，甲同学对黑色生成物提出如下假设：①可能是Cu₂O    ②可能是CuO；③可能是CuS；④_______。乙同学提出假设①一定不成立，该同学的依据是______；丙同学做了如下实验来验证黑色物质的组成：

基于上述假设分析，黑色物质的组成为__________________________（填化学式）。

（3）II中发生反应的化学方程式为_____________________，实验中通入的SO₂不能过量，可能的原因是______________________。

（4）为检验制得的硫代硫酸钠产品的纯度，该小组称取5.0g产品配成250mL硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：向锥形瓶中加入25.00mL 0.01mol·L^-1的KIO₃溶液，再加入过量的KI溶液并酸化，发生反应的离子方程式为___________，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配的Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应I₂ + 2S₂O₃^2- == 2I^- + S₄O₆^2-，当达到滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL，则该产品的纯度是____________（保留3个有效数字）。

（5）丁同学提出上述实验装置的设计存在不足，建议在I上__________；在I、II之间增加_____________。

Answer

品红溶液（或其他合理答案） 旋转手柄使铜丝螺旋部分与液面脱离 CuS和CuO的化合物 Cu2O为红色固体 CuS、CuO 2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 == 3Na2S2O3 + CO2 过量SO2使溶液呈酸性，Na2S2O3遇酸易分解 5I- + IO3- + 6H+ == 3I2 + 3H2O 59.3% 在双球管支管口处增加一赶气装置 安全瓶（或缓冲瓶）

【解析】(1)铜与浓硫酸反应生成二氧化硫气体，a处可用来检验I中的反应是否发生，可以选用品红溶液检验，若品红褪色，说明反应已经发生，否则没有发生，若要停止I中的化学反应，除停止加热外，还要旋转手柄使铜丝螺旋部分与液面脱离，故答案为：品红溶液；旋转手柄使铜丝螺旋部分与液面脱离；

(2)加热I，使反应完全，发现浸入液面下的铜丝变黑，浓硫酸具有强氧化性，硫酸被还原生成二氧化硫，铜可能被氧化生成+1价或+2价的铜，黑色生成物可能是：①可能是Cu2O、②可能是CuO；③可能是CuS、④CuS和CuO的化合物，乙同学提出假设①一定不成立，因为Cu2O为红色固体；黑色物质能够部分溶于稀硫酸，生成蓝色溶液，说明含有氧化铜，还有黑色物质不溶，说明还含有CuS，因此黑色物质的组成为CuS、CuO的混合物，故答案为：CuS和CuO的化合物；Cu2O为红色固体；CuS、CuO；

(3)根据流程图，Na2S、Na2CO3和SO2在II中发生反应生成Na2S2O3，反应的化学方程式为2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 == 3Na2S2O3 + CO2，Na2S2O3遇酸易分解，因此实验中通入的SO2不能过量，故答案为：2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 == 3Na2S2O3 + CO2；过量SO2使溶液呈酸性，Na2S2O3遇酸易分解；

(4)在锥形瓶中加入25mL 0.0lmol•L-1KIO3溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I-+IO3-+6H+═3I2+3H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-，

则可得关系式：IO3-～～～～～6S2O32-，

            1mol     6mol 

0.025L×0.0lmol•L-1  n(S2O32-)

则n(S2O32-)=0.0015mol，所以250mL硫代硫酸钠溶液中硫代硫酸钠的物质的量为0.0015mol×=0.01875mol，则硫代硫酸钠的质量为0.01875mol×158g/mol=2.96g，则该产品的纯度是×100%=59.3%，故答案为：5I- + IO3- + 6H+ == 3I2 + 3H2O；59.3%；

(5)丁同学提出上述实验装置的设计存在不足，建议在在双球管支管口处增加一个赶气装置，使生成的二氧化硫赶出；在I、II之间增加安全瓶(或缓冲瓶)，以防止倒吸，故答案为：在双球管支管口处增加一个赶气装置；安全瓶(或缓冲瓶)。