Question

5．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化劑之一．
實驗一　焦亞硫酸鈉的制取
采用如圖1裝置（實驗前已除盡裝置內(nèi)的空氣）制取Na₂S₂O₅．裝置C中有Na₂S₂O₅晶體析出，發(fā)生的反應為Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅

（1）儀器組裝完成后，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若放置過程中液柱高度差保持不變，則整個裝置氣密性良好，裝置D的作用是安全瓶防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液
（2）要從裝置C中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是過濾
實驗二 焦亞硫酸鈉的性質(zhì)
（3）證明NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，開采用的實驗方法是ae（填序號）
a．測定溶液的pH b．加入Ba（OH）₂溶液  c．加入鹽酸   d．加入品紅溶液 e．用藍色石蕊試紙檢測
（4）檢驗Na₂S₂O₅晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成
實驗三 焦亞硫酸鈉純度的測定
（5）新制的焦亞硫酸鈉中�；靵喠蛩徕c，為測請純度稱取2.152g樣品取適量水充分反應后制成1L溶液，取100.00mL進行如下操作：

（已知：滴定時反應的化學方程式為SO₂+I₂+2H₂0=H₂SO₄+2HI）
①按上述方案實驗，消耗標準I₂溶液22.00mL，則焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為88.29%
②在上述實驗過程中，若標準I₂溶液中有一部分I₂揮發(fā)，則測得結果偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）

Answer 1

分析 由裝置C中發(fā)生的反應可知，裝置A中產(chǎn)生的氣體為SO₂，E裝置為吸收未反應的二氧化硫，防止污染空氣，可以用NaOH溶液吸收，D裝置中進氣管短，目的是防止倒吸，B裝置可以根據(jù)氣泡控制二氧化硫的流速，反應完畢可以起儲存二氧化硫作用．
（1）分液漏斗內(nèi)外液面高度差保持不變，說明氣密性良好；由上述分析可知，D裝置防止倒吸，E裝置為吸收未反應的二氧化硫；
（2）從裝置C中獲得已析出的晶體，分離固體與液體，應采取過濾操作；
（3）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，故檢驗溶液呈酸性即可；
（4）Na₂S₂O₅晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根即可；
（5）①由SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI，可知100mL樣品溶液反應得到n（SO₂）=n（I₂），進而計算1L樣品溶液得到n′（SO₂），設Na₂SO₃、Na₂S₂O₅的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，Na₂S₂O₅相當于Na₂SO₃、SO₂，根據(jù)生成二氧化硫可、二者總質(zhì)量列方程計算解答；
②若標準I₂溶液中有一部分I₂揮發(fā)，消耗標準液的體積偏大，故測定二氧化硫的量偏大，結合①的方程式判斷．

解答 解：由裝置C中發(fā)生的反應可知，裝置A中產(chǎn)生的氣體為SO₂，E裝置為吸收未反應的二氧化硫，防止污染空氣，可以用NaOH溶液吸收，D裝置中進氣管短，目的是防止倒吸，B裝置可以根據(jù)氣泡控制二氧化硫的流速，反應完畢可以起儲存二氧化硫作用．
（1）放置過程中液柱高度差保持不變，說明氣密性良好；
由上述分析可知，D裝置為安全瓶、防止倒吸，E裝置為吸收未反應的二氧化硫，可以用NaOH溶液吸收，
故答案為：放置過程中液柱高度差保持不變；安全瓶防止倒吸；NaOH；
（2）從裝置C中獲得已析出的晶體，分離固體與液體，應采取過濾操作，
故答案為：過濾；
（3）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，測定溶液的pH，可以確定溶液酸堿性，酸性溶液可以使?jié)駶櫵{色石蕊試紙變紅，所以能用測定溶液pH值、濕潤的藍色石蕊試液檢驗，而加入Ba（OH）₂溶液、HCl溶液、品紅溶液都不能說明溶液呈酸性，故選ae；
故答案為：ae；
（4）Na₂S₂O₅中S元素的化合價為+4價，因此會被氧化為為+6價，即晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根即可，實驗方案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，
故答案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成；
（4）由SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI，可知100mL樣品溶液反應得到n（SO₂）=n（I₂）=0.022L×0.1mol/L=0.0022mol，故1L樣品溶液得到n′（SO₂）=0.0022mol×$\frac{1L}{0.1L}$=0.022mol，
設Na₂SO₃、Na₂S₂O₅的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，Na₂S₂O₅相當于Na₂SO₃、SO₂，
根據(jù)生成二氧化硫可知：x+2y=0.022
根據(jù)質(zhì)量可得：126x+190y=2.152
解得x=0.002，y=0.01
故樣品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.01mol×190g/mol}{2.152g}$×100%=88.29%，
故答案為：88.29%；
②若標準I₂溶液中有一部分I₂揮發(fā)，消耗標準液的體積偏大，故測定二氧化硫的量偏大，計算可得Na₂S₂O₅的質(zhì)量偏大，故Na₂S₂O₅的質(zhì)量分數(shù)偏高，
故答案為：偏高．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗、對裝置的分析評價、實驗方案設計、物質(zhì)含量的測定、氧化還原反應滴定等，明確實驗原理是解本題關鍵，是對學生綜合能力的考查，（4）中計算為易錯點、難點，根據(jù)題目中的反應判斷焦亞硫酸鈉與鹽酸的反應，難度中等．