Question

5．為了測定實驗室長期存放的Na₂SO₃固體的純度，準確稱取W g固體樣品，配成250mL溶液．設計了以下兩種實驗方案：
方案I：取25.00mL上述溶液，加入足量的用過量鹽酸酸化的BaCl₂溶液，過濾、洗滌和干燥沉淀，稱得沉淀的質量為m1g．
方案Ⅱ：取25.00mL上述溶液，加入過量的鹽酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，過濾、洗滌和干燥沉淀，稱重，其質量為m2g．
（1）配制250mL Na₂SO₃溶液時，必須用到的實驗儀器有：燒杯、玻棒、膠頭滴管、藥匙、天平、250mL容量瓶．
（2）寫出Na₂SO₃固體氧化變質的化學方程式2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ．
（3）方案I加入過量的鹽酸酸化的BaCl₂溶液，目的是使SO₃^2-充分轉化為氣體，在過濾前，需要檢驗是否沉淀完全，其操作是靜置，在上層清液中再滴入氯化鋇溶液，觀察是否繼續(xù)有沉淀生成．
（4）方案I中，若濾液渾濁，將導致測定結果偏高（選填“偏高”或“偏低”）．
（5）若操作正確，則m₁＜ m₂（選填“＞”、“＜”或“=”），原因是方案II中鹽酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，將一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，導致BaSO₄質量增大．
（6）取25.00mL上述溶液，用酸性KMnO₄溶液滴定的方法測定Na₂SO₃的純度．已知酸性條件下，KMnO₄通常被還原為Mn²⁺，則Na₂SO₃固體的純度可表示為：$\frac{3.15Vc}{W}$×100%（V-KMnO₄溶液體積--mL，c-KMnO₄溶液濃度--mol/L）．（注明你的表達式中所用的有關符號的含義和單位）

Answer 1

分析 （1）配制250mL Na₂SO₃溶液時，用到的實驗儀器有：燒杯、玻棒、膠頭滴管、藥匙、天平、250mL容量瓶；
（2）Na₂SO₃固體氧化變質生成硫酸鈉；
（3）方案I是利用生成的硫酸鋇沉淀計算樣品中硫酸鈉的質量，再計算亞硫酸鈉的純度，而亞硫酸鈉也會與氯化鋇反應生成沉淀，影響硫酸鋇質量的測定，需要出去亞硫酸鈉；
SO₄^2-完全沉淀時，上清液沒有SO₄^2-，再加入氯化鋇溶液也沒有沉淀生成；
（4）方案I中，若濾液渾濁，說明濾液中含有硫酸鋇，導致沉淀硫酸鋇的質量偏小，計算樣品中硫酸鈉的質量偏��；
（5）酸性條件下，硝酸根將亞硫酸根氧化為硫酸根，導致硫酸鋇質量增大；
（6）V-消耗KMnO₄溶液體積為 V mL，KMnO₄溶液濃度為c mol/L，計算高錳酸鉀的物質的量，根據電子轉移守恒計算Na₂SO₃的物質的量，進而計算樣品的純度．

解答 解：（1）用天平稱量固體質量，用到藥匙，在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，用玻璃棒引流移入250mL容量瓶中，加水至刻度線1-2cm出改用膠頭滴管定容，
故答案為：天平、250mL容量瓶；
（2）Na₂SO₃固體氧化變質生成硫酸鈉，反應方程式為：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ，
故答案為：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ；
（3）方案I是利用生成的硫酸鋇沉淀計算樣品中硫酸鈉的質量，再計算亞硫酸鈉的純度，而亞硫酸鈉也會與氯化鋇反應生成沉淀，影響硫酸鋇質量的測定，需要出去亞硫酸鈉，加入過量的鹽酸酸化的BaCl₂溶液，目的是：使SO₃^2-充分轉化為氣體，在過濾前，需要檢驗是否沉淀完全，其操作是：靜置，在上層清液中再滴入氯化鋇溶液，觀察是否繼續(xù)有沉淀生成，
故答案為：使SO₃^2-充分轉化為氣體；靜置，在上層清液中再滴入氯化鋇溶液，觀察是否繼續(xù)有沉淀生成；
（4）方案I中，若濾液渾濁，說明濾液中含有硫酸鋇，導致沉淀硫酸鋇的質量偏小，計算樣品中硫酸鈉的質量偏小，則計算亞硫酸鈉的質量分數(shù)偏高，
故答案為：偏高；
（5）方案II中鹽酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，將一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，導致BaSO₄質量增大，
故答案為：＜；方案II中鹽酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，將一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，導致BaSO₄質量增大；
（6）V-消耗KMnO₄溶液體積為 V mL，KMnO₄溶液濃度為c mol/L，
則消耗高錳酸鉀的物質的量為0.001V L×c mol/L=0.001Vc mol，根據電子轉移守恒，Na₂SO₃的物質的量為0.001Vc mol×$\frac{5}{2}$=0.002.5Vc mol，其質量為0.002.5Vc mol×126g/mol=0.315Vc g，故250mL溶液中亞硫酸質量為0.315Vc g×$\frac{250mL}{25mL}$=3.15Vc g，則樣品中亞硫酸鈉的質量為$\frac{3.15Vc}{W}$×100%，
故答案為：$\frac{3.15Vc}{W}$×100%（V-KMnO₄溶液體積--mL，c-KMnO₄溶液濃度--mol/L）．

點評 本題考查物質含量測定實驗，（6）中表達式為易錯點，需要學生理解氧化還原反應滴定原理，題目側重對實驗原理與誤差的分析，難度中等．