Question

【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在食品加工、印染、印刷、制革以及有機合成等工業(yè)中應(yīng)用廣泛。實驗室模擬工業(yè)濕法制備焦亞硫酸鈉裝置如圖所示。

打開彈簧夾，通入一段時間N2后關(guān)閉彈簧夾，加入一定量濃硫酸；不斷攪拌，控制反應(yīng)溫度在40℃左右，當(dāng)溶液pH約為4.1時，停止反應(yīng)，降溫至20℃左右靜置結(jié)晶。

已知：

①溫度在40℃左右時，發(fā)生反應(yīng)2NaHSO3=Na2S2O5+H2O。

②溫度過高時焦亞硫酸鈉分解：Na2S2O5=Na2SO3+SO2↑。

③焦亞硫酸鈉與水易發(fā)生反應(yīng)：Na2S2O5+H2O=2NaHSO3。

回答下列問題：

（1）A裝置中所加硫酸通常為1：1（體積比）的濃硫酸，一般不采用90%以上的濃硫酸，原因是__。

（2）B裝置中控制反應(yīng)溫度40℃在左右的方法是__；錐形瓶中生成NaHSO3的離子方程式為__。

（3）裝置C的作用是__。

（4）錐形瓶中析出固體經(jīng)減壓抽濾、洗滌、晾干，可獲產(chǎn)品。洗滌操作中依次用飽和SO2水溶液、無水乙醇洗滌，其作用是__。

（5）反應(yīng)結(jié)束后，需要再次打開彈簧夾，通入一段時間N2，目的是__。

（6）某同學(xué)認為Na2S2O5屬于強堿弱酸鹽，在溶液中水解顯堿性。實際他測得Na2S2O5溶液顯酸性，請用數(shù)據(jù)幫他分析溶液顯酸性的原因__。

（已知：常溫下H2SO3電離常數(shù)Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7）

Answer 1

【答案】90%以上的濃硫酸中氫離子濃度小，反應(yīng)慢 40℃左右的水浴加熱 2SO2+CO32-+H2O=2HSO3-+CO2 吸收充分，防止倒吸 飽和SO2水溶液能減少Na2S2O5在水中的溶解，提高產(chǎn)品收率，無水乙醇可以除去晶體表面水分，且易揮發(fā)。 使裝置內(nèi)滯留的SO2全部通入D裝置中，被Na2CO3溶液吸收 Kh=，HSO3-水解程度小于其電離程度，因此溶液呈酸性

【解析】

打開彈簧夾，通入一段時間N2將裝置內(nèi)的其他氣體排盡，關(guān)閉彈簧夾，A裝置中用濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，在不斷攪拌下，控制反應(yīng)溫度在40℃左右，向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2，發(fā)生反應(yīng)生成NaHSO3和CO2，多余的二氧化硫可用氫氧化鈉溶液吸收，因二氧化硫易溶于氫氧化鈉溶液，C為安全瓶，可防止倒吸。

(1)A裝置中利用硫酸和Na2SO3發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成SO2；90%以上的濃硫酸水少，難電離，c(H+)��；
(2)B裝置中控制反應(yīng)溫度在40℃左右的方法是水浴加熱；向Na2CO3過飽和溶液中通入SO2，發(fā)生反應(yīng)生成NaHSO3和CO2，反應(yīng)的離子方程式為2SO2+CO32+H2O=2HSO3+CO2；
(3)二氧化硫易溶于堿性溶液，C為安全瓶，可防止倒吸；
(4)由反應(yīng)2NaHSO3===Na2S2O5+H2O可知，增大HSO3-的濃度，有利于生成Na2S2O5，用飽和SO2水溶液洗滌，可降低Na2S2O5的溶解度，減少Na2S2O5的溶解，無水乙醇洗滌，可以除去晶體表面水分，且乙醇易揮發(fā)；
(5)反應(yīng)結(jié)束后，通入氮氣是將滯留的SO2全部趕到裝置D中被吸收；
(6)焦亞硫酸鈉與水易發(fā)生反應(yīng)：Na2S2O5+H2O===2NaHSO3，溶液中HSO3-既能電離，又能水解，因為水解常數(shù)Kh====6.5×10-13＜Ka2，所以HSO3-的電離程度大于其水解程度，溶液顯酸性。