Question

17．某同學(xué)用下面實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備SO₂并進(jìn)行相關(guān)探究活動(dòng)．

（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）甲同學(xué)認(rèn)為利用上述裝置也可證明亞硫酸酸性強(qiáng)于次氯酸，請寫出正確的裝置連接順序：A→B→DC→F．
（3）乙同學(xué)從上面裝置中選擇合適的裝置驗(yàn)證亞硫酸與碳酸的酸性強(qiáng)弱，其中用到C、D裝置．則C裝置的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡，通過C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁證明亞硫酸酸性強(qiáng)于碳酸現(xiàn)象即可證明亞硫酸酸性強(qiáng)于碳酸．
（4）丙同學(xué)將A中產(chǎn)生的足量的SO₂通入下圖裝置G中，G中有白色沉淀生成．該沉淀的化學(xué)式為BaSO₄．
推測產(chǎn)生沉淀的原因可能是（不考空氣的影響）
原因一：SO₂在酸性條件下被NO₃^-氧化；
原因二：SO₂被Fe³⁺氧化；
原因三：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)．
若是原因二，需證明Fe³⁺的還原產(chǎn)物，其實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍(lán)色沉淀生成，說明反應(yīng)后有Fe²⁺生成．
（5）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Na₂SO₃可能部分變質(zhì)，現(xiàn)需測定Na₂SO₃的純度，稱15.0g Na₂SO₃樣品，配成250mL溶液，取25.00mL溶液，用0.20mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗KMnO₄溶液20.00mL．達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)錐形瓶中溶液顏色變化是由無色變?yōu)樽霞t色，樣品中Na₂SO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)是84%．

Answer 1

分析 （1）A中為亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和硫酸鈉的反應(yīng)；
（2）次氯酸具有強(qiáng)氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應(yīng)判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱，先驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，再結(jié)合碳酸酸性比HClO強(qiáng)堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中；
（3）根據(jù)（2）分析可得；
（4）二氧化硫具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀；要驗(yàn)證原因二，F(xiàn)e³⁺的還原產(chǎn)物，則選用K₃[Fe（CN）₆]驗(yàn)證亞鐵離子；
（5）酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；結(jié)合化學(xué)方程式5SO₃^2-+6H⁺+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O定量關(guān)系計(jì)算得到250ml溶液中亞硫酸鈉物質(zhì)的量，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）次氯酸具有強(qiáng)氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應(yīng)判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱，先驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，再結(jié)合碳酸酸性比HClO強(qiáng)堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中，則：裝置連接順序?yàn)锳、B、D、C、F，故答案為：B；D；F；
（3）由（2）可知C的作用是檢驗(yàn)SO₂是否除盡；C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁證明亞硫酸酸性強(qiáng)于碳酸；
故答案為：檢驗(yàn)SO₂是否除盡；C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁；
（4）二氧化硫具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，則原因三為SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)，證明Fe³⁺的還原產(chǎn)物亞鐵離子：取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍(lán)色沉淀生成，說明反應(yīng)后有Fe²⁺生成；
故答案為：BaSO₄；SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應(yīng)；取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍(lán)色沉淀生成，說明反應(yīng)后有Fe²⁺生成；
（5）酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，
用高錳酸鉀滴定亞硫酸鈉，依據(jù)方程式得：
5SO₃^2-+6H⁺+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O
 5                    2
 n           0.20mol/L×0.02L
則：5：2=n：0.20mol/L×0.02L
解得n=0.01mol，
則15.0g樣品中含有亞硫酸的質(zhì)量為0.01mol×10×126g/mol=12.6g，所以樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{12.6g}{15g}×100%$=84%；
故答案為：由無色變?yōu)樽霞t色；84%．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)裝置綜合，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，把握裝置中發(fā)生的反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)原理的應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋?/p>