Question

过硫酸钠(Na₂S₂O₈)常用作漂白剂、氧化剂等。某研究小组利用下图装置制备Na₂S₂O₈并探究其性质(加热及夹持仪器略去)。

已知：①(NH₄)₂S₂O₈+2NaOHNa₂S₂O₈+2NH₃+2H₂O

②2NH₃+3Na₂S₂O₈+6NaOH6Na₂SO₄+N₂+6H₂O

(1)仪器a的名称是________________。装置I中NaOH溶液的作用是___________。

(2)装置II发生反应的同时，需要持续通入空气的目的是_______________________。

(3)装置III的作用是__________________________。

(4)Na₂S₂O₈溶液与铜反应只生成两种盐，且反应先慢后快。

①该反应的化学方程式为___________________________。

②某同学推测反应先慢后快的原因可能是生成的Cu²⁺对反应起催化作用。设计实验方案验证该推测是否正确___________。(供选试剂：Cu、Na₂S₂O₈溶液、CuSO₄溶液、Cu(NO₃)₂溶液、蒸馏水)

(5)测定产品纯度：称取0.2500g样品，用蒸馏水溶解，加入过量KI，充分反应后，再滴加几滴指示剂，用0.1000mol/LNa₂S₂O₈标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液的体积为19.50mL。(已知：I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-)

①选用的指示剂是____________；达到滴定终点的现象是______________________。

②样品的纯度为___________%。

Answer

分液漏斗 吸收空气中的CO2 将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出，减少副反应的发生 吸收NH3，防止倒吸 Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4 向盛有等质量铜粉的试管中，分别加入等体积的硫酸铜溶液和蒸馏水，再加入等体积等浓度的Na2S2O8溶液，若加入硫酸铜溶液的试管中反应快，则该推断正确 淀粉溶液 滴入最后一滴标准溶液，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不复原 92.82

【解析】

(1)根据仪器结构判断其名称；NaOH溶液为碱溶液，可吸收空气中的CO2气体；

(2)NaOH溶液与(NH4)2S2O8反应会产生氨气，装置II发生反应的同时，需要持续通入空气可将装置中的NH3驱赶出来；

(3)装置III中稀硫酸溶液可以吸收NH3，由于使用了倒扣漏斗，故可以防止倒吸现象的发生；

(4)①过硫酸钠(Na2S2O8)具有强的氧化性，将Cu氧化为Cu2+，S2O82-被还原为SO42-，根据电子守恒、原子守恒分析；

②若设计一个实验证明Cu2+对反应起催化作用，可采取对比实验，其中一个没有Cu2+，另外一个有Cu2+可确定设想的合理性；

(5)①根据I2遇淀粉溶液变为蓝色，选用淀粉溶液为指示剂，根据KI与Na2S2O8发生反应生成I2，I2与Na2S2O3反应测定，若反应完全，溶液中无I2，蓝色消失分析判断；

②根据Na2S2O8发生反应生成I2及Na2S2O3的物质的量关系，用关系式法计算该样品的纯度。

(1)根据仪器结构可知该仪器名称为分液漏斗；装置I中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，防止干扰实验；

(2)在装置II中NaOH溶液与(NH4)2S2O8反应会产生氨气，为防止污染环境，在装置II发生反应的同时，需要持续通入空气可将装置中的NH3及时排出，减少副反应的发生；

(3)装置III是稀硫酸溶液，大量溶解吸收NH3，由于使用了倒扣漏斗，因此使气体被充分吸收，同时也可以防止倒吸现象的发生；

(4)①过硫酸钠(Na2S2O8)具有强的氧化性，能将Cu氧化为Cu2+，S2O82-被还原为SO42-，根据电子守恒、原子守恒可得反应的方程式为：Na2S2O8+Cu=Na2SO4+CuSO4；

②设计实验证明Cu2+对反应起催化作用的实验方法是：采取对比实验，向盛有等质量铜粉的试管中，分别加入等体积的硫酸铜溶液和蒸馏水，再加入等体积等浓度的Na2S2O8溶液，若加入硫酸铜溶液的试管中反应快，则该推断正确，否则Cu2+没有催化作用，推断错误；

(5)①根据I2遇淀粉溶液变为蓝色，可选用淀粉溶液为指示剂，若滴定达到终点，会看到溶液由蓝色变为无色，半分钟内不再变为蓝色判断；

②Na2S2O8作氧化剂，1mol会得到2mol电子，KI被氧化变为I2，转移2mol电子，I2与Na2S2O3反应方程式为：I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，可得关系式：Na2S2O8—I2—2Na2S2O3，n(Na2S2O3)= 0.1000mol/L×19.50mL×10-3L/mL=1.95×10-3mol，则n(Na2S2O8)= n(Na2S2O3)=9.75×10-4mol，m(Na2S2O8)= 9.75×10-4mol×238g/mol=0.23205g，则该样品的纯度为(0.23205g ÷0.2500g)×100％=92.82%。