高考化学与化水溶液中的离子平衡有关的压轴题

高考化学与化水溶液中的离子平衡有关的压轴题

一、水溶液中的离子平衡

1．硫代硫酸钠晶体(Na 2S 2O 3·5H 2O )俗名“大苏打”。已知它易溶于水，难溶于乙醇，在中性或碱性环境中稳定，受热、遇酸易分解。某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：

（1）装置甲中，a 仪器的名称是____________；a 中盛有浓硫酸，b 中盛有亚硫酸钠，实验中要控制SO 2生成速率，可以采取的措施有_________________________(写出一条即可)。

（2）装置乙的作用是____________________________________。

（3）装置丙中，将Na 2S 和Na 2CO 3以2：1的物质的量之比配成溶液再通入SO 2，便可制得Na 2S 2O 3和CO 2。反应的化学方程式为：________________________________________。 （4）本实验所用的Na 2CO 3中含少量NaOH ，检验含有NaOH 的实验方案为_________。(实验中供选用的试剂及仪器：CaCl 2溶液、Ca (OH )2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH 计、烧杯、试管、滴管．提示：室温时CaCO 3饱和溶液的pH =9.5)

（5）反应结束后过滤丙中的混合物，滤液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品，生成的硫代硫酸钠粗品可用_____________洗涤。为了测定粗产品中Na 2S 2O 3·5H 2O 的含量，采用在酸性条件下用KMnO 4标准液滴定的方法(假设粗产品中的杂质与酸性KMnO 4溶液不反应)。称取1.50g 粗产品溶于水，用0.20 mol ·L －1KMnO 4溶液(加适量稀硫酸酸化)

滴定，当溶液中2-23S O 全部被氧化为2-

4SO 时，消耗高锰酸钾溶液体积40.00mL 。 ①写出反应的离子方程式：________________________________________。

②产品中Na 2S 2O 3·5H 2O 的质量分数为____________________(保留小数点后一位)。

【来源】山东省潍坊市2020届高三下学期第三次线上检测化学试题

【答案】分液漏斗 控制反应温度、控制滴加硫酸的速度 安全瓶，防倒吸

4SO 2+2Na 2S +Na 2CO 3＝3Na 2S 2O 3+CO 2 取少量样品于试管(烧杯)中，加水溶解，加入过量的CaCl 2溶液，振荡(搅拌)，静置，用pH 计测定上层清液的pH ，若pH 大于9．5，则含有NaOH 乙醇 2--+2+2-

234425S O +8MnO +14H =8Mn +10SO +7H O 82.7％

【解析】

【分析】

装置甲为二氧化硫的制取：Na 2SO 3+H 2SO 4(浓)=Na 2SO 4+SO 2↑+H 2O ，丙装置为Na 2S 2O 3的生成装置：2Na 2S +Na 2CO 3+4SO 2=3Na 2S 2O 3+CO 2，因SO 2易溶于碱性溶液，为防止产生倒吸，在甲、丙之间增加了乙装置；另外二氧化硫有毒，不能直接排放到空气中，装置丁作用为尾气吸收装置，吸收未反应的二氧化硫。据此解答。

【详解】

(1)装置甲中，a仪器的名称是分液漏斗；利用分液漏斗控制滴加硫酸的速度、控制反应温度等措施均能有效控制SO2生成速率；

(2)SO2易溶于碱性溶液，则装置乙的作用是安全瓶，防倒吸；

(3)Na2S和Na2CO3以2：1的物质的量之比配成溶液再通入SO2，即生成Na2S2O3和CO2，结合原子守恒即可得到发生反应的化学方程式为4SO2+2Na2S+Na2CO3＝3Na2S2O3+CO2；(4)碳酸钠溶液和NaOH溶液均呈碱性，不能直接测溶液的pH或滴加酚酞，需要先排除Na2CO3的干扰，可取少量样品于试管(烧杯)中，加水溶解，加入过量的CaCl2溶液，振荡(搅拌)，静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH大于9.5，则含有NaOH；

(5)硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，在中性或碱性环境中稳定，则硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤；

①Na2S2O3溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，溶液中2-

23

S O全部被氧化为

2-

4

SO，同时有Mn2+生成，结合电子守恒和原子守恒可知发生反应的离子方程式为5S2O32-+8MnO4-+14H+＝8Mn2++10SO42-+7H2O；

②由方程式可知n(Na2S2O3•5H2O)=n(S2O32-

)=5

8

n(KMnO4)=

5

8

×0.04L×0.2mol/L=0.005mol，则

m(Na2S2O3•5H2O)=0.005mol×248g/mol=1.24g，则Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数为1.24g

1.5g

×100%=82.7%。

【点睛】

考查硫代硫酸钠晶体制备实验方案的设计和制备过程分析应用，主要是实验基本操作的应用、二氧化硫的性质的探究，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握物质的性质以及实验原理的探究。

2．某同学进行实验研究时，欲配1.0mol•L-1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂（化学式量：315）。在室温下配制溶液时发现所取试剂在足量的水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究原因，该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K 和303K时的溶解度（g/100g H2O）分别为2.5、3.9和5.6。

（1）烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是___________________________________。（2）假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。在答题纸上进一步完成实验步骤、预期现象和结论_____。（不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6）

限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管