硫代硫酸钠的制备和定性鉴定
前言
采用亚硫酸钠法,用近饱和的亚硫酸钠溶液和硫粉共煮来制备硫代硫酸钠。由于硫代硫酸钠具有不稳定性,较强的还原性和配位能力。所以对制好的产品进行性质鉴定。用盐酸溶液检验其不稳定性,用碘水和淀粉溶液检验其还原性,用硝酸银溶液和溴化钾溶液检验其配合性。
硫代硫酸钠是最重要的硫代硫酸盐,俗称“海波”,又名“大苏打”,是无色透明单斜晶体。易溶于水,难溶于乙醇,硫代硫酸钠在酸性条件下极不稳定,易分解;硫代硫酸钠具有较强的还原性和配位能力,可用于照相行业的定影剂,洗染业、造纸业的脱氯剂,定量分析中的还原剂。 实验原理
采用亚硫酸钠法制备硫代硫酸钠,是近饱和的亚硫酸钠溶液与硫粉共煮。 Na2SO3 + S + 5H2O ══ Na2S2O3·5H2O 126 32 248 5.1g 1.5g 10g
反应液经脱色、过滤、浓缩结晶、过滤、干燥即得产品。 Na2S2O3于40~45℃熔化,48℃分解,因此,在浓缩过程中要注意不能蒸发过度。 实验用品
仪器:电热套,托盘天平,100mL锥形瓶,10mL量筒,蒸发皿,磁力搅拌器,玻璃棒,石棉网,抽滤瓶,布氏漏斗,试管 固体试剂:Na2SO3,硫粉,活性炭
液体试剂:乙醇, AgNO3(1mol·L-1),碘水,淀粉溶液,盐酸(6mol·L-1),KBr(0.1mol·L-1) 实验内容
1.硫代硫酸钠的制备
(1)称取5.1g Na2SO3 固体于100mL锥形瓶中,加50mL蒸馏水搅拌溶解。
(2)称取1.5g 硫磺粉于100mL烧杯中,加3mL乙醇充分搅拌均匀,再加入Na2SO3溶液混合,盖上表面皿,加热并不断搅拌。
(3)待溶液沸腾后改用小火加热,保持微沸状态1h,不断地用玻璃棒充分搅拌,直至仅有少许硫粉悬浮于溶液中,加少量活性炭作脱色剂。
(4)趁热减压过滤,将滤液转至蒸发皿中,水浴加热浓缩至液体表面出现结晶为止。 (5)自然冷却、结晶。 (6)减压过滤,滤液回收。
(7)用少量乙醇洗涤晶体,用滤纸吸干后,称重,计算产率。
其流程图
1.5g硫粉,3mL乙醇,5.1gNa2SO3 固体,50mL 水 盖上表面皿,加热,搅拌 有色则加入活性炭脱色 至少许硫粉悬浮于溶液中(溶液不少于20ml) 微沸约1小时 趁热减压过滤 滤液 蒸发浓缩 至溶液变浑浊(不可蒸干) 称量晶体,回收计算产率 2.硫代硫酸钠的性质鉴定
抽滤后,用少量乙醇洗涤,抽干。 粗晶体
取少量自制的Na2S2O3·5H2O晶体溶于10mL水中,进行以下实验。 1.S2O32离子鉴定
在点滴板加入Na2S2O3 溶液再加2 滴0.1mol·L-1AgNO3 溶液。观察现象。如果沉淀由白色变黄色变棕色最后变为黑色。可证明含有S2O32- 离子。
2Ag+ + S2O32- == Ag2S2O3 Ag2S2O + H2O == Ag2S + H2SO4
2.Na2S2O3.5H2O的稳定性
取少量Na2S2O3 溶于试管中,加入3滴6mol·L-1盐酸溶液,振荡片刻,用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出气体,观察现象。观察到蓝色石蕊试纸变红色,有浅黄色沉淀生成。 S2O32- + H+ =S↓+SO2 + H2O 3.Na2S2O3.5H2O的还原性
滴入少量的碘水和淀粉溶液于试管中,然后再滴入少量Na2SO3 溶液于试管中,观察现象 。观察到溶液由蓝色变为无色。
2S2O32- + I2 ═ S4O62 - + 2I-
4.Na2S2O3.5H2O配位性
在点滴板滴加2滴0.1 mol·L-1AgNO3 溶液和2滴0.1 mol·L-1 KBr 溶液,再滴入3滴Na2S2O3 溶液,观察现象。
Ag+ + Br-═ AgBr↓ 2AgBr + 2 S2O32-═ [Ag(S2O3)2]3- + 2Br-
性质鉴定 S2O32 离子鉴定 实验原理 实验步骤 实验现象 沉淀由白色变黄 色变棕色最后变为黑色。 蓝色石蕊试纸2Ag++S2O32-==Ag2S2O3 在点滴板加入Na2S2O3 溶液再加2Ag2S2O+H2O==Ag2S+H2SO4 滴 0.1 mol·L-1 AgNO3 溶液。 取少量Na2SO3 溶于试管中,加入不稳定性 S2O3 + H2-+ =S↓+SO2 + H2O 3滴6 mol·L-1盐酸溶液,振荡片刻,变红色,有浅用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出气体。 滴入少量的碘水和淀粉溶液于试黄色沉淀生成。 溶液由蓝色变为无色。 还原性 2S2O32- + I2═ S4O62 - + 2I- 管中,然后再滴入少量Na2SO3 溶液于试管中。 在点滴板滴加2滴0.1 配合性 2AgBr + 2 S2O32-═ [Ag(S2O3)2]3- + 2Br- mol·L-1AgNO3 溶液和2滴0.1 mol·L-1 KBr 溶液,再滴入3滴Na2S2O3 溶液。 黄色沉淀消失呈澄清溶液 3.数据处理
将实际产量Mg除以理论产量10.0g,就可以得到硫代硫酸钠晶体的产率。 Na2SO3 + S + 5H2O ══ Na2S2O3·5H2O 126 32 248 5.1g 1.3g 10.0g 由实验制得Na2S2O3·5H2O晶体的实际产量 m g。 则Na2S2O3·5H2O晶体的产率 = 误差来源:
1.反应原硫粉溶解的量不够,导致Na2S2O3.5H2O的产量过少。
2.在煮沸过程中,时间把握不够,没到完全反应就停止煮沸,导致产量过少。 3.蒸发与过滤过程中,产生的损耗过大,影响产物的收集,导致产量的减少. 注意事项
1.蒸发浓缩时,速度太快,产品易于结块;速度太慢,产品不易形成结晶。 2.反应中的硫磺用量已经是过量的,不需再多加。 3.实验过程中,浓缩液终点不易观察,有晶体出现即可。 4.反应过程中,应不时地将烧杯壁上的硫粉也搅入反应液中。 5.注意保持反应液体积不少于32 mL。
m×100%= 10.06.抽滤时应细心操作,避免活性炭进入滤液。
7.浓缩结晶时,切忌蒸出较多溶剂,免得产物因缺水而固化,得不到Na2S2O3?5H2O晶体。 8.若放置一段时间仍没有晶体析出,是形成过饱和溶液,可采用磨擦器壁或加一粒硫代硫酸钠晶体引发结晶。