Question

15．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是一種常用的抗氧化劑．某研究小組對(duì)焦亞硫酸鈉進(jìn)行如下研究：
（1）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析出，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：
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．
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)）．

（2）【查閱資料】Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃．
①NaHSO₃溶液顯酸性．請(qǐng)用化學(xué)用語(yǔ)和必要的文字解釋原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，HSO₃^-+H₂0?H₂SO₃+OH^-電離程度大于水解程度，所以溶液顯酸性；
證明該結(jié)論可采用的實(shí)驗(yàn)方法是ae（填序號(hào)）．
a．測(cè)定溶液的pH       b．加入Ba（OH）₂溶液       c．加入鹽酸
d．加入品紅溶液        e．用藍(lán)色石蕊試紙檢測(cè)
②檢驗(yàn)Na₂S₂O₅晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成．
（3）焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）在酸性條件下可將工業(yè)廢水中的Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．
①寫出該反應(yīng)的離子方程式2Cr₂O₇^2-+3S₂O₅^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O或2Cr₂O₇^2-+6HSO₃^-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+8H₂O．
②若處理Cr₂O₇^2-濃度為1×10^-3mol/L的工業(yè)廢水1L，需用Na₂S₂O₅固體285mg．

Answer 1

分析 （1）①由裝置Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)可知，裝置Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為SO₂，亞硫酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化硫與水；
②裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，分離固體與液態(tài)，應(yīng)采取過(guò)濾操作；
③裝置Ⅲ用于處理尾氣，吸收為反應(yīng)的二氧化硫，應(yīng)防止倒吸，且不能處于完全密閉環(huán)境中；
（2）①NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，故檢驗(yàn)溶液呈酸性即可；
②Na₂S₂O₅晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗(yàn)樣品中是否含有硫酸根即可；
（3）①焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）在酸性條件下可將工業(yè)廢水中的Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．本身被氧化為硫酸根離子，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
②依據(jù)化學(xué)方程式中物質(zhì)的定量關(guān)系，結(jié)合離子方程式2Cr₂O₇^2-+3S₂O₅^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O列式計(jì)算Na₂S₂O₅物質(zhì)的量，n=$\frac{m}{M}$得到質(zhì)量．

解答 解：（1）①由裝置Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)可知，裝置Ⅰ中產(chǎn)生的氣體為SO₂，亞硫酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化硫與水，反應(yīng)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
②裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，分離固體與液態(tài)，應(yīng)采取過(guò)濾進(jìn)行分離，
故答案為：過(guò)濾；
③a．裝置應(yīng)將導(dǎo)管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但為密閉環(huán)境，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大易產(chǎn)生安全事故，故錯(cuò)誤；
b．該裝置吸收二氧化硫能力較差，且為密閉環(huán)境，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大易產(chǎn)生安全事故，故錯(cuò)誤；
c．該裝置不能吸收二氧化硫，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�故錯(cuò)誤；
d．該裝置中氫氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)，可以吸收，且防止倒吸，故正確；
故答案為：d；
（2）①NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，HSO₃^-+H₂0?H₂SO₃+OH^-，溶液呈酸性，測(cè)定溶液的pH，可以確定溶液酸堿性，酸性溶液可以使?jié)駶?rùn)藍(lán)色石蕊試紙變紅，所以能用測(cè)定溶液pH值、濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試液檢驗(yàn)，而加入Ba（OH）₂溶液、HCl溶液、品紅溶液都不能說(shuō)明溶液呈酸性；
故答案為：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，HSO₃^-+H₂0?H₂SO₃+OH^-電離程度大于水解程度，所以溶液顯酸性；ae；
②Na₂S₂O₅中S元素的化合價(jià)為+4價(jià)，因此會(huì)被氧化為為+6價(jià)，即晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗(yàn)樣品中是否含有硫酸根即可，實(shí)驗(yàn)方案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，
故答案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成；
（3）①焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）在酸性條件下可將工業(yè)廢水中的Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺．本身被氧化為硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Cr₂O₇^2-+3S₂O₅^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O或2Cr₂O₇^2-+6 HSO₃^-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+8H₂O；
故答案為：2Cr₂O₇^2-+3S₂O₅^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O或2Cr₂O₇^2-+6 HSO₃^-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+8H₂O；
②依據(jù)反應(yīng)定量關(guān)系列式計(jì)算，處理Cr₂O₇^2-濃度為1×10^-3mol/L的工業(yè)廢水1L中Cr₂O₇^2-物質(zhì)的量=1×10^-3mol/L×1L=10^-3mol；
2Cr₂O₇^2-+3S₂O₅^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O
2         3
10^-3mol    1.5×10^-3mol
需用Na₂S₂O₅固體質(zhì)量=1.5×10^-3mol×190g/mol=285×10^-3g=285mg，
故答案為：285．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、物質(zhì)含量的測(cè)定、氧化還原反應(yīng)滴定等，難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析解答，注意元素化合物知識(shí)的積累和靈活運(yùn)用．