【专题十三】硫代硫酸钠性质

1硫代硫酸钠一、物理性质名称:硫代硫酸钠，大苏打，海波化学式:Na2S2O3、式量:158.11、沸点:100℃；熔点:48℃；物理性质：无色透明的晶体，易溶于水，水溶液显弱碱性，不溶于醇。Na2S2O3·5H2O的熔点48摄氏度，熔化时熔于结晶水。二、化学性质1、硫代硫酸钠在碱性或中性条件下稳定，遇酸分解立刻分解放出二氧化硫气体并产生硫的沉淀。S2O32－＋2H+＝S↓＋SO2↑＋H2O2、在空气中加热被氧化分解成硫酸钠、二氧化硫。在隔绝空气下燃烧则生成硫酸钠、硫化钠和硫黄。2Na2S2O3+3O22Na2SO4+2SO24Na2S2O33Na2SO4+Na2S+4S3、硫代硫酸钠具有很强的络合能力，能跟溴化银形成络合物。根据这一性质，它可以作定影剂。AgBr+2Na2S2O3=NaBr+Na3〔Ag(S2O3)2〕洗相时，过量的大苏打跟底片上未感光部分的溴化银反应，转化为可溶的Na3〔Ag(S2O3)2〕，把AgBr除掉，使显影部分固定下来。4、硫代硫酸钠有一定的还原性，能将氯气等物质还原：Na2S2O3+4Cl2+5H2O=2H2SO4+2NaCl+6HClS2O32－＋4Cl2＋5H2O＝2SO42－＋8Cl¯＋10H+三、制法：1、亚硫酸钠法将纯碱溶解后，与（硫磺燃烧生成的）二氧化硫作用生成亚硫酸钠，再加入硫磺共煮沸腾反应，经过滤、浓缩、结晶（重结晶），制得硫代硫酸钠。Na2CO3+SO2==Na2SO3+CO2Na2SO3+S+5H2O==Na2S2O3·5H2O2、硫化碱法利用硫化碱蒸发残渣、硫化钡废水中的碳酸钠和硫化钠与硫磺废气中的二氧化硫反应，经吸硫、蒸发、结晶，制得硫代硫酸钠。22Na2S+Na2CO3+4SO2==3Na2S2O3+CO23、氧化、亚硫酸钠和重结晶法由含硫化钠、亚硫酸钠和烧碱的液体经加硫、氧化；亚硫酸氢钠经加硫及粗制硫代硫酸钠重结晶三者所得硫代硫酸钠混合、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。2Na2S+2S+3O2==2Na2S2O3Na2SO3+S==Na2S2O3重结晶将粗制硫代硫酸钠晶体溶解（或用粗制硫代硫酸钠溶液），经除杂，浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。四、高考链接1、【2014年山东31】．（20分）工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程。烧瓶C中发生反应如下：Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）（I）2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）（II）S（s）+Na2SO3（aq）Na2S2O3（aq）（III）（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若，则整个装置气密性良好。装置D的作用是。装置E中为溶液。（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为。（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择。a．蒸馏水b.饱和Na2SO3溶液c.饱和NaHSO3溶液d.饱和NaHCO3溶液实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是。已知反应（III）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含3有。a.烧杯b.蒸发皿c.试管d.锥形瓶（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论：。（已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液）【答案】（1）液柱高度保持不变；防止倒吸；NaOH（合理即得分）（2）2:1（3）c控制滴加硫酸的速度（合理即得分）溶液变澄清（或混浊消失）；a、d（4）取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。（合理即得分）【解析】（1）装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若液柱高度保持不变，则说明装置气密性良好；D瓶的作用相当于安全瓶，防止E瓶中的溶液倒吸；装置E尾气处理（SO2、H2S）（2）根据烧瓶内发生的三个反应：Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）、2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）、S（s）+Na2SO3（aq）Na2S2O3（aq），可以得出如下关系式：2Na2S~2H2S~3S+3Na2SO3~3Na2SO3，2molNa2S完全反应生成2molNa2SO3，所以还需要另外加入1molNa2SO3，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1；（3）要观察观察SO2的生成速率，第一不能吸收或溶解SO2，第二不能和SO2发生反应，a．蒸馏水（SO2易溶于水），b．饱和Na2SO3溶液（与SO2发生反应），c．饱和NaHSO3溶液（溶解度较小且不发生反应）d．饱和NaHCO3溶液（与SO2发生反应），所以答案选c；SO2是由70%H2SO4和Na2SO3反应制取，所以为了SO2使缓慢进行烧瓶C，采取的操作是控制滴加硫酸的速度；可以直接加热的仪器有：蒸发皿和试管，垫石棉网加热的仪器有烧杯和锥形瓶。（4）样品中加入盐酸，Na2S2O3与稀盐酸反应（Na2S2O3+2HCl→2NaCl+S↓+SO2↑+H2O），静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。2．【2014年高考天津卷第9题】（18分）Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水。在中性或碱性环境中稳定。I．制备Na2S2O3•5H2O反应原理：Na2SO3（aq）+S（s）Na2S2O3(aq)实验步骤：①称取15gNa2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80ml蒸馏水。另取5g研细的硫4粉，用3ml乙醇润湿，加入上述溶液中。②安装实验装置（如图所示，部分加持装置略去），水浴加热，微沸60分钟。③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O，经过滤，洗涤，干燥，得到产品。回答问题：（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是。（2）仪器a的名称是，其作用是。（3）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是，检验是否存在该杂质的方法是。（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因：。II.测定产品纯度准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol•L‾1碘的标准溶液滴定。反应原理为：2S2O32‾+I2=S4O62-+2I‾（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化：。（6）滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为mL。产品的纯度为（设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M）。III.Na2S2O3的应用（7）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42‾，常用作脱氧剂，该反应的离子方程式为。【答案】（1）使硫粉易于分散到溶液中（2）冷凝管冷凝回流（3）Na2SO4；取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4（4）S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O（5）由无色变为蓝色（6）18.10（7）S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+5【解析】(1)硫粉难溶于水，微溶于乙醇，故硫粉用乙醇润湿后易扩散到溶液中。(2)装置中仪器a是冷凝管，起冷凝回流汽化的反应物的作用。(3)因反应物Na2SO3易被空气中的氧气氧化成Na2SO4，故可能存在的无机杂质是Na2SO4；检验产品中是否含有Na2SO4，即检验SO42—是否存在，需要防止SO32—的干扰，故不能用具有强氧化性的硝酸酸化，而应用盐酸酸化，过滤除去不溶物，再向滤液中滴加氯化钡溶液。(4)产品发黄，说明产品中含有硫杂质，这是由于在酸性环境中Na2S2O3不稳定，发生歧化反应：S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O所致。(5)滴定终点时，过量的单质碘使无色的淀粉溶液变蓝，可指示滴定终点。(6)起始读数为0.00mL，终点读数为18.10mL，所以消耗碘的标准溶液的体积为18.10mL－0.00mL＝18.10mL；根据2Na2S2O3·5H2O～2S2O～I2，得n(Na2S2O3·5H2O)＝2n(I2)则产品的纯度=0.1000mol/L×18.10×10—3L×2M÷W＝(7)S2O32‾被Cl2氧化成SO42‾，Cl2被还原为Cl－，首先根据化合价升降总数相等写出S2O32‾＋4Cl2→2SO42‾＋8Cl－，然后根据原子守恒和电荷守恒写出S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+。【考点定位】本题考查实验基本仪器和基本操作、离子的检验、滴定实验及计算、离子方程式的书写。3．【2014年高考四川卷第9题】（13分）硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O）。I．[查阅资料]（1）Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水。其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。（2）向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。（3）Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。Ⅱ．[制备产品]实验装置如图所示（省略夹持装置）6实验步骤：（1）检查装置气密性，按图示加入试剂。仪器a的名称是____；E中的试剂是__（选填下列字母编号）。A．稀H2SO4B．NaOH溶液C．饱和NaHSO3溶液（2）先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。（3）待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合液，滤液经（填写操作名称）、结晶、过滤、洗涤、干燥、得到产品。Ⅲ．[探究与反思]（1）为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。（所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择）取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。（2）为减少装置C中生成的Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对原有实验步骤（2）进行了改进，改进后的操作是。（3）Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过方法提纯。【答案】Ⅱ．（1）分液漏斗；B（3）蒸发Ⅲ．（1）过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl。（2）先向A中烧瓶滴加浓硫酸，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。（3）重结晶【解析】II【产品制备】（1）仪器a的名称是分液漏斗，A是制备SO2，BD防倒吸，E中的试剂是吸收多余的二氧化硫（3）硫代硫酸钠是无色透明晶体，易溶于水，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥、得到产品。III.【探究与反思】（1）为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有7白色沉淀生成，过滤后，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4.（2）为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤（2）进行了改进，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。（3）Na2S2O3·5H2O的溶液度随温度升高显著增大，所得产品通过重结晶的方法提纯。【考点定位】考查物质制备实验方案设