Question

9．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質(zhì)．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下方法，測(cè)定某亞硫酸鈉樣品的純度．
Ⅰ．沉淀法：實(shí)驗(yàn)步驟：
i．取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量某酸酸化．
ii．再加入足量沉淀劑至沉淀完全．
iii．過濾、洗滌、干燥、稱得沉淀質(zhì)量為b g．
分析上述實(shí)驗(yàn)步驟并回答下列問題：
（1）步驟i中，所用酸應(yīng)為鹽酸，步驟ii中所用的沉淀劑為BaCl₂溶液．
（2）步驟iii中證明沉淀已洗凈的操作為取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算樣品中含硫酸鈉雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{142b}{233a}$×100%．
Ⅱ．氣體法：實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：

分析上圖后回答下列問題：
（4）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，首先要關(guān)閉彈簧夾c，再打開彈簧夾a和b，向裝置內(nèi)通入N₂，通N₂的作用是排除裝置內(nèi)空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn)；待裝置A中反應(yīng)結(jié)束后，為使反應(yīng)中生成的SO₂被裝置C中的堿石灰完全吸收，還要進(jìn)行的操作為再次通入氮?dú)猓?br />（5）能否用濃鹽酸替代75%的硫酸溶液否（填“能”或“否”）；干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置C．
Ⅲ．滴定法：反應(yīng)流程為：

分析上述流程圖并回答下列問題；
（6）I₂標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)裝入酸式滴定管中；滴定時(shí)應(yīng)選用的指示劑為淀粉溶液．
（7）若末用I₂標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管，則會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高（填“偏高”、“偏度”或“無影響”）．
（8）若樣品質(zhì)量為w g，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗0.0100 mol/L的I₂標(biāo)準(zhǔn)液V mL，則樣品中Na₂SO₃的純度為$\frac{0.126V}{w}$%．

Answer 1

分析 Ⅰ．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質(zhì)，測(cè)定某亞硫酸鈉樣品的純度，取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量鹽酸酸化，除去亞硫酸鈉，再加入足量沉淀劑氯化鋇溶液至沉淀完全，把硫酸根離子全部沉淀，過濾、洗滌、干燥、稱的沉淀質(zhì)量為b g為硫酸鋇沉淀，
（1）分析可知步驟i中所用酸為鹽酸，步驟ii中所用的沉淀劑為氯化鋇溶液；
（2）沉淀已洗凈的檢驗(yàn)方法是去上層清液檢驗(yàn)是否含有氯離子；
（3）結(jié)合元素守恒計(jì)算硫酸鈉雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
Ⅱ．氣體法：如圖實(shí)驗(yàn)裝置
（4）裝置中濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體通過裝置B中濃硫酸干燥通入干燥管吸收，裝置D是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入，開始時(shí)用氮?dú)馀艃粞b置內(nèi)空氣，防止干擾氣體吸收質(zhì)量測(cè)定，反應(yīng)完后再通入氮?dú)猓?br />（5）濃鹽酸易揮發(fā)生成二氧化硫含氯化氫氣體，干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干擾測(cè)定二氧化硫氣體質(zhì)量；
Ⅲ．滴定法：
亞硫酸鹽與稀硫酸反應(yīng)生成氣體SO₂，為防止液體加熱時(shí)暴沸，一般可加入碎瓷片，因定量實(shí)驗(yàn)，需考查減小實(shí)驗(yàn)操作誤差，通入N₂可將生成的SO₂全部趕出，保證被吸收液全部吸收，二氧化硫被堿溶液吸收，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液呈弱酸性得到溶液B，用碘單質(zhì)滴定后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，
（6）碘標(biāo)準(zhǔn)液能腐蝕橡膠，應(yīng)用酸式滴定管，溶液B為亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽，該鹽可以被碘單質(zhì)氧化為硫酸鹽，碘遇淀粉變藍(lán)色；
（7）根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，分析不當(dāng)操作對(duì)V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，以此判斷；
（8）反應(yīng)的離子方程式為H₂O+SO₃^2-+I₂=SO₄^2-+2H⁺+2I^-，SO₂～SO₃^2-～I(xiàn)₂，結(jié)合定量關(guān)系計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質(zhì)，測(cè)定某亞硫酸鈉樣品的純度，取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量鹽酸酸化，除去亞硫酸鈉，再加入足量沉淀劑氯化鋇溶液至沉淀完全，把硫酸根離子全部沉淀，過濾、洗滌、干燥、稱的沉淀質(zhì)量為b g為硫酸鋇沉淀，
（1）分析可知步驟i中所用酸為鹽酸，沉淀劑為氯化鋇溶液，故答案為：鹽酸；BaCl₂溶液；
（2）沉淀已洗凈的檢驗(yàn)方法是去上層清液檢驗(yàn)是否含有氯離子，取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈，
故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈；
（3）b g為硫酸鋇沉淀物質(zhì)的量n=$\frac{bg}{233g/mol}$=$\frac{233}$mol，結(jié)合元素守恒計(jì)算硫酸鈉雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{233}mol×142gmol}{ag}$×100%=$\frac{142b}{233a}$×100%，
故答案為：$\frac{142b}{233a}$×100%；
Ⅱ．氣體法：如圖實(shí)驗(yàn)裝置
（4）裝置中濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體通過裝置B中濃硫酸干燥通入干燥管吸收，裝置D是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入，開始時(shí)用氮?dú)馀艃粞b置內(nèi)空氣，防止干擾氣體吸收質(zhì)量測(cè)定，反應(yīng)完后再通入氮?dú)�，�?shí)驗(yàn)開始時(shí)，首先要關(guān)閉彈簧夾c，再打開彈簧夾a和b，向裝置內(nèi)通入N₂，通N₂的作用是排除裝置內(nèi)空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn)，待裝置A中反應(yīng)結(jié)束后，為使反應(yīng)中生成的SO₂被裝置C中的堿石灰完全吸收，還要進(jìn)行的操作為：再次通入氮?dú)猓?br />故答案為：排除裝置內(nèi)空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn)；再次通入氮?dú)猓?br />（5）濃鹽酸易揮發(fā)生成二氧化硫含氯化氫氣體，不能用濃鹽酸替代75%的硫酸溶液，干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入干擾測(cè)定二氧化硫氣體質(zhì)量，
故答案為：否；防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置C；
Ⅲ．滴定法：
（6）碘標(biāo)準(zhǔn)液能腐蝕橡膠，不能用堿式滴定管，而用酸式滴定管，亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽與碘單質(zhì)反應(yīng)：HSO₃^-+I₂+H₂O=SO₄^2-+2I-+3H⁺．碘遇淀粉變藍(lán)色，用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽，可以使用淀粉溶液作指示劑，當(dāng)藍(lán)色消失時(shí)，反應(yīng)恰好發(fā)生，即達(dá)到終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為：溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：酸；淀粉溶液；
（7）未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管．會(huì)造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$分析，會(huì)造成c（待測(cè)）偏高，
故答案為：偏高；
（8）反應(yīng)的離子方程式為H₂O+SO₃^2-+I₂=SO₄^2-+2H⁺+2I^-，
        SO₂～SO₃^2-～I(xiàn)₂，
              1mol       1mol
             n             0.01000mol•L^-1×V×10^-3L=V×10^-5mol
n=V×10^-5mol，
樣品中含Na₂SO₃的純度=$\frac{126g/mol×V×1{0}^{-5}mol}{wg}$×100%=$\frac{0.126V}{w}$%，
故答案為：$\frac{0.126V}{w}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題屬工業(yè)流程題以食品中的亞硫酸鹽含量的測(cè)定為問題情境，通過簡(jiǎn)明的實(shí)驗(yàn)流程圖，將實(shí)驗(yàn)基本操作、儀器的使用、化學(xué)計(jì)算、化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容綜合在一起，考查考生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的分析和問題解決的能力，題目難度中等．