Question

12．連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）又稱保險(xiǎn)粉，在紡織行業(yè)中常用于還原染色劑．
己知連二亞硫酸鈉具有下列性質(zhì)：在空氣中極易被氧化，不溶于甲醇，易溶于水，遇水迅速分解為亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉，在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定．回答下列問(wèn)題：
（1）二氧化硫的制備
原料：亞硫酸鈉固體和70%的濃硫酸

（1）儀器①的名稱是分液漏斗．
（2）實(shí)驗(yàn)室制取干燥二氧化硫的裝置連接順序?yàn)閍→g→h→e→f→d（選擇圖中部分儀器，按氣流方向用小寫字毋排序），選擇該氣體發(fā)生裝置的原因是該裝置可以平衡壓強(qiáng)，讓濃硫酸順利流下．
（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化硫具有還原性將二氧化硫通入溴水中，溴水顏色褪去，即說(shuō)明二氧化硫具有還原性（實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑有：品紅溶液、氫硫酸、溴水，滴有酚酞的氫氧化鈉溶液）
（二）保險(xiǎn)粉的制備
I．在G裝置中加入甲酸鈉濃溶液、氫氧化鈉，甲醇（溶劑）的混合液；
II：打開(kāi)K₁、K₂，一段時(shí)間后，向裝置中通入二氧化硫；
III．加熱一段時(shí)間，裝置中有黃色晶體析出，并產(chǎn)生大量氣體；
IV．過(guò)濾、洗滌、干燥，收集產(chǎn)品．
（1）寫出步驟II中制備保險(xiǎn)粉的化學(xué)方程式HCOONa+NaOH+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O．
（2）簡(jiǎn)述步驟 IV保險(xiǎn)粉的洗滌方法：在無(wú)氧環(huán)境中，加入甲醇溶液至浸沒(méi)晶體，待甲醇溶液順利流下后，重復(fù)2～3次（或選擇快速抽濾操作）．
（3）步驟 IV干燥保險(xiǎn)粉的最佳方法為C（選填序號(hào)）．
A．空氣中蒸發(fā)干燥    B．氯化氫氣流中蒸發(fā)干燥    C．真空干燥
（三）保險(xiǎn)粉的含量測(cè)定
鐵氰化物滴定法原理是：4K₃+2Na₂S₂O₄+8KOH═3K₄+4Na₂SO₃+Na₄+4H₂O
I．另取一套G裝置，加入一定體積的氫氧化鈉溶液，通入N₂；
II．稱取樣品mg加入裝置G中攪拌，溶解，再加入2-3滴亞甲基藍(lán)指示劑；
III．用濃度為cmol•L^-1的K₃滴定，至滴定終點(diǎn)時(shí)，記錄消耗的體積為VmL．保險(xiǎn)粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為$\frac{87cV×1{0}^{-3}}{m}×100%$（用含c、m、V的代數(shù)式表示）．
（2）若在滴定前未向錐形瓶中通氮?dú)�，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的保險(xiǎn)粉含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）

Answer 1

分析 （一）（1）根據(jù)裝置圖分析，儀器①為分液漏斗；
（2）采用亞硫酸鈉固體和70%的濃硫酸制備SO₂氣體，A為發(fā)生裝置，要求制備的SO₂氣體干燥，則需要通過(guò)濃硫酸干燥，F(xiàn)為干燥裝置，導(dǎo)管為長(zhǎng)進(jìn)短出，E為收集裝置，SO₂比空氣重，導(dǎo)管也應(yīng)為長(zhǎng)進(jìn)短出，最后尾氣處理，選用D裝置能防止倒吸，選用A裝置，主要考慮到該裝置可以平衡壓強(qiáng)，讓濃硫酸順利流下；
（3）證明二氧化硫具有還原性，可考慮SO₂通入溴水中，還原Br₂，溴水顏色褪去即可證明SO₂的還原性；
（二）（1）采用向甲酸鈉濃溶液、氫氧化鈉，甲醇（溶劑）的混合液中通入SO₂制備保險(xiǎn)粉，反應(yīng)還產(chǎn)生CO₂，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；
（2）考慮保險(xiǎn)粉在空氣中極易被氧化，不溶于甲醇，易溶于水，遇水迅速分解為亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉，在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，則洗滌在無(wú)氧環(huán)境下，用甲醇溶液洗滌；
（3）考慮到保險(xiǎn)粉在空氣中極易被氧化，不溶于甲醇，易溶于水，遇水迅速分解為亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉，在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，則干燥保險(xiǎn)粉的最佳方法應(yīng)在真空下干燥；
（三）（1）根據(jù)滴定反應(yīng)的原理方程式計(jì)算；
（2）N₂是作為保護(hù)氣，排除O₂帶來(lái)的影響，若在滴定前未向錐形瓶中通氮?dú)�，則實(shí)際測(cè)出的保險(xiǎn)粉會(huì)減小．

解答 解：（一）（1）根據(jù)裝置圖分析，儀器①為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；
（2）采用亞硫酸鈉固體和70%的濃硫酸制備SO₂氣體，A為發(fā)生裝置，要求制備的SO₂氣體干燥，則需要通過(guò)濃硫酸干燥，F(xiàn)為干燥裝置，導(dǎo)管為長(zhǎng)進(jìn)短出，E為收集裝置，SO₂比空氣重，導(dǎo)管也應(yīng)為長(zhǎng)進(jìn)短出，最后尾氣處理，選用D裝置能防止倒吸，則裝置連接順序?yàn)椋篴→g→h→e→f→d，
選用A裝置，主要考慮到該裝置可以平衡壓強(qiáng)，讓濃硫酸順利流下，
故答案為：a→g→h→e→f→d；該裝置可以平衡壓強(qiáng)，讓濃硫酸順利流下；
（3）證明二氧化硫具有還原性，可考慮SO₂通入溴水中，還原Br₂，溴水顏色褪去即可證明SO₂的還原性，則可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：將二氧化硫通入溴水中，溴水顏色褪去，可以說(shuō)明，
故答案為：將二氧化硫通入溴水中，溴水顏色褪去，即說(shuō)明二氧化硫具有還原性；
（二）（1）采用向甲酸鈉濃溶液、氫氧化鈉，甲醇（溶劑）的混合液中通入SO₂制備保險(xiǎn)粉，反應(yīng)還產(chǎn)生CO₂，則反應(yīng)的方程式為：HCOONa+NaOH+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O，
故答案為：HCOONa+NaOH+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O；
（2）考慮保險(xiǎn)粉在空氣中極易被氧化，不溶于甲醇，易溶于水，遇水迅速分解為亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉，在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，則洗滌在無(wú)氧環(huán)境下，用甲醇溶液洗滌，待甲醇溶液順利流下后，重復(fù)2～3次，也可以選擇更快速的抽濾法，減小損耗，
故答案為：加入甲醇溶液至浸沒(méi)晶體，待甲醇溶液順利流下后，重復(fù)2～3次（或選擇快速抽濾操作）；
（3）考慮到保險(xiǎn)粉在空氣中極易被氧化，不溶于甲醇，易溶于水，遇水迅速分解為亞硫酸氫鈉和硫代硫酸鈉，在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，則干燥保險(xiǎn)粉的最佳方法應(yīng)在真空下干燥，故選C，
故答案為：C；
（三）（1）已知稱取樣品mg加入裝置G中攪拌，溶解，再加入2-3滴亞甲基藍(lán)指示劑，用濃度為cmol•L^-1的K₃滴定，至滴定終點(diǎn)時(shí)，記錄消耗的體積為VmL，根據(jù)滴定原理方程式，則樣品中保險(xiǎn)粉的物質(zhì)的量為n=$\frac{1}{2}$cV×10^-3mol，所以mg樣品中，保險(xiǎn)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w=$\frac{174×n}{m}×100%$=$\frac{87cV×1{0}^{-3}}{m}×100%$，
故答案為：$\frac{87cV×1{0}^{-3}}{m}×100%$；
（2）N₂是作為保護(hù)氣，排除O₂帶來(lái)的影響，若在滴定前未向錐形瓶中通氮?dú)猓瑒t實(shí)際測(cè)出的保險(xiǎn)粉的量會(huì)減小，也就導(dǎo)致測(cè)定的保險(xiǎn)粉含量偏低，
故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題以保險(xiǎn)粉為背景，考查實(shí)驗(yàn)流程分析與操作的相關(guān)知識(shí)，明確裝置的作用，理解實(shí)驗(yàn)步驟是解題的關(guān)鍵，考查綜合分析能力和整體把握的能力，涉及到氧化還原反應(yīng)，滴定原理的計(jì)算，題目難度中等，是中檔題．