Question

10．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）制備二氧化硫

若使用圖1所示裝置制備干燥的SO₂氣體，回答以下問題：
①A中盛液體的玻璃儀器名稱是分液漏斗，實(shí)驗(yàn)開始后A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
②B裝置的作用是防倒吸影響制氣；C裝置的作用濃硫酸．
③E中固體試劑為堿石灰．
（2）制備保險(xiǎn)粉
如圖2，維持35～45℃通SO₂至鋅粉-水懸浮液反應(yīng)生成ZnS₂O₄；然后加入18%的氫氧化鈉溶液，在28～35℃下反應(yīng)生成Na₂S₂O₄和Zn（OH）₂懸浮液．
反應(yīng)物經(jīng)壓濾除去氫氧化鋅沉淀后，往濾液中加入氯化鈉，并冷卻至20℃，使Na₂S₂O₄結(jié)晶析出，濾出晶體后用酒精脫水干燥即得產(chǎn)品．
①在制取Na₂S₂O₄過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，氧化劑是SO₂；生成1mol Na₂S₂O₄轉(zhuǎn)移電子2mol．
②濾液中加入氯化鈉使Na⁺離子濃度增大，促進(jìn)Na₂S₂O₄結(jié)晶析出；濾出晶體后用酒精脫水干燥是因?yàn)镹a₂S₂O₄在酒精中的溶解度較�。ㄌ睢拜^大”或“較小”），且酒精易揮發(fā)．
③制取Na₂S₂O₄也常用甲酸鈉法，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維持溶液微酸性，即可生成Na₂S₂O₄，反應(yīng)的離子方程式：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）．
（3）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3.0g Na₂S₂O₄樣品溶于冷水中，配成100mL溶液，取出10mL該溶液于試管中，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18.00mL則該樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為87%（雜質(zhì)不參與反應(yīng)）．

Answer 1

分析 （1）裝置A：常溫下制取二氧化硫，用亞硫酸鈉和較濃的硫酸，B裝置：防倒吸影響制氣，C裝置：用濃硫酸干燥二氧化硫，D裝置：向上排空氣法收集二氧化硫，E裝置：吸收尾氣二氧化硫，同時(shí)防止空氣中水蒸氣進(jìn)入集氣瓶．
①根據(jù)儀器的特征以及常見儀器的名稱解答；常溫下制取二氧化硫，用亞硫酸鈉和較濃的硫酸；
②從較濃的硫酸中制取的二氧化硫含有水蒸氣需用濃硫酸干燥，為防止倒吸，需倒吸裝置；利用濃硫酸干燥二氧化硫；
③E裝置：吸收尾氣二氧化硫，同時(shí)防止空氣中水蒸氣進(jìn)入集氣瓶；
（2）①合成保險(xiǎn)粉的反應(yīng)物為Zn、SO₂、NaOH，根據(jù)反應(yīng)分析解答，有元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物為氧化劑，根據(jù)化合價(jià)判斷生成1mol Na₂S₂O₄轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
②促進(jìn)Na₂S₂O₄結(jié)晶析出，增加Na⁺離子濃度，Na₂S₂O₄在水中溶解度較大，在酒精中溶解度較小；
③二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；
（3）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：（1）①常溫下制取二氧化硫，用亞硫酸鈉和較濃的硫酸，A中盛液體的玻璃儀器球形具有玻璃活塞，為分液漏斗，液體為濃硫酸，亞硫酸鈉和較濃的硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：分液漏斗；Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
②B裝置為安全瓶，可以防止倒吸影響制氣，制備干燥的SO₂氣體，濃硫酸具有吸水性和強(qiáng)氧化性，但和二氧化硫不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以C裝置的作用利用濃硫酸干燥二氧化硫，
故答案為：防倒吸影響制氣；濃硫酸；
③E裝置：吸收尾氣二氧化硫，堿石灰干燥劑是由NaOH和CaO組成的固體混合物，堿石灰呈堿性，能吸收尾氣二氧化硫，堿石灰能干燥，同時(shí)能防止空氣中水蒸氣進(jìn)入集氣瓶，
故答案為：堿石灰；
（2）①合成保險(xiǎn)粉的反應(yīng)Zn+2SO₂=ZnS₂O₄，ZnS₂O₄和NaOH反應(yīng)生成Na₂S₂O₄和Zn（OH）₂，反應(yīng)的方程式為ZnS₂O₄+2NaOH=Na₂S₂O₄+Zn（OH）₂↓，在制取Na₂S₂O₄過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)為Zn+2SO₂=ZnS₂O₄，SO₂中+4價(jià)的硫，ZnS₂O₄中+3價(jià)的硫，所以氧化劑是SO₂，生成1mol Na₂S₂O₄轉(zhuǎn)移電子2mol，
故答案為：SO₂；2；
②根據(jù)同離子效應(yīng)，促進(jìn)Na₂S₂O₄結(jié)晶析出，濾液中加入氯化鈉，增加了Na⁺離子濃度，Na₂S₂O₄在水中溶解度較大，在酒精中溶解度較小，且酒精易揮發(fā)，濾出晶體后用酒精脫水干燥，
故答案為：Na⁺；較��；
③Na₂CO₃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）；
（3）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            18×10^-3  L×0.1mol/L
則3.0g 樣品中Na₂S₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=$\frac{\frac{5×18×1{0}^{-3}×0.1}{6}×174×10}{3}$×100%=87%；
故答案為：87%．

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、化學(xué)儀器識(shí)別等，側(cè)重考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題能力，題目難度中等．