Question

7．（某化學(xué)興趣小組欲探究含硫物質(zhì)的性質(zhì)及制備．
【探究一】用下面的裝置如圖1和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱：

裝置連接順序?yàn)锳、C、B、E、D、F（用字母表示），其中裝置C的作用是除去HCl氣體．
【探究二】
（1）某小組同學(xué)為探究SO₂的漂白性性質(zhì)，用如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到如下現(xiàn)象：i中紅色褪去；ii中無(wú)變化．堿石灰的作用除了吸收尾氣外還有防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入H中干擾實(shí)驗(yàn)的作用．從實(shí)驗(yàn)中可知使品紅的水溶液褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-．
（2）該小組同學(xué)又對(duì)SO₂與氯水的反應(yīng)進(jìn)行探究．
①用注射器吸入一定量的飽和氯水和SO₂，振蕩，靜置，再吸入少量品紅溶液，發(fā)現(xiàn)品紅溶液不褪色．②改變氯水用量，重復(fù)①操作，發(fā)現(xiàn)品紅溶液紅色褪去，你認(rèn)為②中品紅溶液褪色的原因可能是過(guò)量氯水將品紅氧化漂白或過(guò)量SO₂與品紅結(jié)合成無(wú)色物質(zhì)． 設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)（說(shuō)明操作方法、現(xiàn)象及結(jié)論）來(lái)驗(yàn)證你的假設(shè)將實(shí)驗(yàn)②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無(wú)紅色出現(xiàn)，原因?yàn)榍罢撸�反之則為后者．
【探究三】連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）俗稱保險(xiǎn)粉，廣泛用于紡織工業(yè)的還原性染色、清洗、印花、脫色以及織物的漂白等．制取保險(xiǎn)粉通常需要二氧化硫．
（1）制取Na₂S₂O₄常用甲酸鈉法．控制溫度70-80℃，在甲醇溶液（溶劑）中溶解甲酸鈉（HCOONa），再滴加Na₂CO₃溶液同時(shí)通SO₂維持溶液酸性，即可生成Na₂S₂O₄，反應(yīng)的離子方捏式2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂．
（2）測(cè)定保險(xiǎn)粉純度．Na₂S₂O₄屬于強(qiáng)還原劑，暴露于空氣中易被氧氣氧化．Na₂S₂O₄遇KMnO₄酸性溶液發(fā)生反應(yīng)：5Na₂S₂O₄+6KMnO₄+4H₂SO₄═5Na₂SO₄+3K₂SO₄+6MnSO₄+4H₂O．稱取5.0g Na₂S₂O₄樣品溶于冷水中，配成100mL溶液，取出10mL該溶液于錐形瓶中，用0.10mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定．重復(fù)上述操作2次，平均消耗KMnO₄溶液21.00mL．則該樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.9% （雜質(zhì)不參與反應(yīng)）．

Answer 1

分析 【探究一】（1）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，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過(guò)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．
【探究二】（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證干燥的二氧化硫能否漂白品紅，應(yīng)避免空氣中水蒸氣加入，SO₂對(duì)環(huán)境有污染，需要尾氣處理；SO₂不能使品紅的乙醇溶液褪色，而其水溶液可以，使品紅褪色的微粒含有S元素；
（2）當(dāng)氯氣或者二氧化硫多余時(shí)，溶液具有漂白性；二氧化硫的漂白具有加熱可恢復(fù)性，據(jù)此分析；
【探究三】（1）二氧化硫與甲酸鈉在堿性條件下反應(yīng)得到Na₂S₂O₄、二氧化碳與水；
（2）根據(jù)5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，計(jì)算樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：【探究一】（1）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，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過(guò)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、C、B、E、D、F，其中裝置C的作用是除去HCl氣體，
故答案為：A、C、B、E、D、F；除去HCl氣體；
【探究二】（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證干燥的二氧化硫能否漂白品紅，應(yīng)避免空氣中水蒸氣加入，SO₂對(duì)環(huán)境有污染，需要吸收處理，故堿石灰的作用是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入H中干擾實(shí)驗(yàn)，吸收二氧化硫防污染，SO₂不能使品紅褪色，而其水溶液可以，因此使品紅褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入H中干擾實(shí)驗(yàn)；H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-；
（2）當(dāng)氯氣或者二氧化硫多余時(shí)，過(guò)量氯水將品紅氧化漂白或過(guò)量SO₂與品紅結(jié)合成無(wú)色物質(zhì)；因?yàn)槎�氧化硫的漂白具有加熱可恢�?fù)性，故將實(shí)驗(yàn)②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無(wú)紅色出現(xiàn)，原因?yàn)榍罢�，反之則為后者；
故答案為：過(guò)量氯水將品紅氧化漂白或過(guò)量SO₂與品紅結(jié)合成無(wú)色物質(zhì)；將實(shí)驗(yàn)②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無(wú)紅色出現(xiàn)，原因?yàn)榍罢�，反之則為后者；
【探究三】（1）Na₂CO₃溶液顯堿性，二氧化硫與甲酸鈉在堿性條件下反應(yīng)，離子反應(yīng)為：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
故答案為：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
（2）Na₂S₂O₄與KMnO₄反應(yīng)產(chǎn)物為Na₂SO₄和MnSO₄，則硫元素共升高6價(jià)，錳元素共降低5價(jià)，化合價(jià)升降應(yīng)相同，故關(guān)系為
     5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，
     5               6
     n           21×10^-3  L×0.1mol/L
則3.0g 樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=$\frac{\frac{5×21×1{0}^{-3}×0.1}{6}×174×10}{5}$×100%=60.9%；
故答案為：60.9%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是對(duì)原理的理解，涉及氧化還原反應(yīng)、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純等，側(cè)重考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題能力，題目難度中等．