Question

19．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化劑之一．某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一  焦亞硫酸鈉的制取
采用如圖裝置（實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣）制取Na₂S₂O₅．裝置II中有Na₂S₂O₅晶體析出，

發(fā)生的反應(yīng)為：Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
（1）裝置I中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O或Na₂SO₃+2H₂SO₄=2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O．該反應(yīng)中要求選用70%的硫酸，濃度不能過(guò)大也不能過(guò)小，其原因是該反應(yīng)是離子反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是2H⁺+SO₃^2--=H₂O+SO₂．硫酸過(guò)濃，H+濃度小，不利反應(yīng)進(jìn)行；硫酸濃度過(guò)小，水就多，生成的SO₂易溶于水，一般情況采用70%的H₂SO₄．
（2）要從裝置II中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是過(guò)濾．
（3）裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置（夾持儀器已略去）為d （填序號(hào)）．
（4）實(shí)驗(yàn)室中也可用銅和濃硫酸加熱來(lái)制取二氧化硫
①寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）=CuSO₄+SO₂ ↑+2H₂O
②下列溶液中，不能鑒別SO₂和CO₂氣體的是bdf（填字母編號(hào)）．
a．酸化的Ca（NO₃）₂溶液  b．澄清石灰水   c．FeCl₃和BaCl₂混合溶液
d．Na₂SiO₃溶液         e．溴水         f．CaCl₂溶液
③過(guò)量的銅和含 x molH₂SO₄的濃硫酸混合共熱，共收集到22.4y L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂氣體后，再給反應(yīng)容器中加入過(guò)量的鐵粉，經(jīng)過(guò)充分反應(yīng)后，反應(yīng)掉的鐵粉的質(zhì)量為56（x-y）g
實(shí)驗(yàn)二 葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測(cè)定
（5）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化劑．測(cè)定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量（以游離SO₂計(jì)算）的方案如下：
 
（已知：滴定時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI）
①按上述方案實(shí)驗(yàn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)I₂溶液25.00mL，該次實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中抗氧化劑的殘留量（以游離SO₂計(jì)算）為0.16g•L^-1．
②在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若有部分HI被空氣氧化，則測(cè)得結(jié)果偏低（填“偏高”“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）裝置I中濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫氣體，同時(shí)生成硫酸鈉和水；該反應(yīng)是離子反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是2H⁺+SO₃^2--=H₂O+SO₂．硫酸過(guò)濃，H⁺濃度小，不利反應(yīng)進(jìn)行；硫酸濃度過(guò)小，水就多，生成的SO₂易溶于水；
（2）裝置Ⅱ中析出Na₂S₂O₅晶體，通過(guò)過(guò)濾操作得到該晶體；
（3）處理過(guò)量的SO₂尾氣，既要吸收SO₂尾氣，同時(shí)能防倒吸；
（4）①銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②鑒別SO₂和CO₂氣體是利用二氧化硫和二氧化碳性質(zhì)和反應(yīng)現(xiàn)象的不同區(qū)別；
③依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算，反應(yīng)生成的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{22.4yL}{22.4L/mol}$=ymol，生成的硫酸銅物質(zhì)的量=xmol-ymol，加入鐵會(huì)和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成銅，生成銅物質(zhì)的量等于反應(yīng)鐵的物質(zhì)的量等于硫酸銅的物質(zhì)的量；
（5）①根據(jù)反應(yīng)“SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI”，則樣品中抗氧化劑的殘留量=$\frac{0.01mol/L×0.025L×64g/mol}{0.1000L}$=0.16 g/L；
②若有部分HI被空氣氧化又生成I₂，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)I₂溶液的體積偏小，則測(cè)得結(jié)果偏低；

解答 解：（1）裝置I中濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫氣體，同時(shí)生成硫酸鈉和水，化學(xué)方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O或Na₂SO₃+2H₂SO₄=2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O，該反應(yīng)是離子反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是2H⁺+SO₃^2--=H₂O+SO₂．硫酸過(guò)濃，H+濃度小，不利反應(yīng)進(jìn)行；硫酸濃度過(guò)小，水就多，生成的SO₂易溶于水，一般情況采用70%的H₂SO₄
，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O或Na₂SO₃+2H₂SO₄=2NaHSO₄+SO₂↑+H₂O，該反應(yīng)是離子反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是2H⁺+SO₃^2--=H₂O+SO₂．硫酸過(guò)濃，H+濃度小，不利反應(yīng)進(jìn)行；硫酸濃度過(guò)小，水就多，生成的SO₂易溶于水，一般情況采用70%的H₂SO₄；
（2）裝置Ⅱ中析出Na₂S₂O₅晶體，通過(guò)過(guò)濾操作得到該晶體；
故答案為：過(guò)濾；
（3）處理過(guò)量的SO₂尾氣，a項(xiàng)裝置瓶口封閉，錯(cuò)誤；b項(xiàng)食鹽水不能將大量的SO2尾氣吸收，錯(cuò)誤；c項(xiàng)漏斗口沒(méi)入了液體中，錯(cuò)誤，d項(xiàng)氫氧化鈉溶液可吸收SO₂尾氣，同時(shí)能防倒吸，正確；
故答案為：d；
（4）①銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；    
②鑒別SO₂和CO₂氣體需要依據(jù)二者性質(zhì)的不同分析，
a．酸化的Ca（NO₃）₂溶液中通入二氧化硫會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氣體和微溶物硫酸鈣，二氧化碳通入不反應(yīng)，可以鑒別二氧化碳和二氧化硫，故a不符合；
b．二氧化碳和二氧化硫通入澄清石灰水都發(fā)生反應(yīng)分別生成碳酸鈣、亞硫酸鈣白色沉淀，不能鑒別二氧化碳和二氧化硫，故b符合；   
c．FeCl₃和BaCl₂混合溶液中通入二氧化硫會(huì)被氯化鐵氧化為硫酸，結(jié)合鋇離子生成白色沉淀，二氧化碳不反應(yīng)，故c不符合；
d．亞硫酸、碳酸酸性大于硅酸，二氧化碳和二氧化硫通入Na₂SiO₃溶液都會(huì)反應(yīng)生成硅酸沉淀，不能鑒別二氧化碳和二氧化硫，故d符合；      
e．二氧化硫通入溴水會(huì)褪色，二氧化碳不反應(yīng)，能鑒別二氧化碳和二氧化硫，故e不符合；         
f．二氧化碳、二氧化硫通入CaCl₂溶液都不發(fā)生反應(yīng)，不能鑒別二氧化碳和二氧化硫，故f符合；
故選bdf；
故答案為：bdf；     
③反應(yīng)生成的二氧化硫物質(zhì)的量=$\frac{22.4yL}{22.4L/mol}$=ymol，Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，依據(jù)硫元素守恒得到生成的硫酸銅物質(zhì)的量=xmol-ymol，加入鐵會(huì)和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成銅，F(xiàn)e+CuSO₄=Cu+FeSO₄，生成銅物質(zhì)的量等于反應(yīng)鐵的物質(zhì)的量等于硫酸銅的物質(zhì)的量，反應(yīng)的鐵物質(zhì)的量為（x-y）mol，質(zhì)量=56g/mol×（x-y）mol=56（x-y）g，
故答案為：56（x-y）；
（5）①根據(jù)反應(yīng)“SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI”，則樣品中抗氧化劑的殘留量=$\frac{0.01mol/L×0.025L×64g/mol}{0.1000L}$=0.16 g/L；
故答案為：0.16；
②若有部分HI被空氣氧化又生成I₂，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)I₂溶液的體積偏小，則測(cè)得結(jié)果偏低；
故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查SO₂的制取，Na₂S₂O₅含量的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)操作等基礎(chǔ)知識(shí)，化學(xué)方程式計(jì)算，物質(zhì)檢驗(yàn)方法分析判斷，難度中等，掌握實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵．