Question

【題目】連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）俗稱保險(xiǎn)粉，是工業(yè)上重要的還原性漂白劑，也是重要的食品抗氧化劑。某學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制取保險(xiǎn)粉。

已知：Na2S2O4是白色固體，還原性比Na2SO3強(qiáng)，易與酸反應(yīng)（2S2O42-+4H+＝3SO2↑+S↓+2H2O）。

（一）鋅粉法

步驟1：按如圖方式，溫度控制在40～45℃，當(dāng)三頸瓶中溶液pH在3～3.5時(shí)，停止通入SO2，反應(yīng)后得到ZnS2O4溶液。

步驟2：將得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，過濾，濾渣為Zn（OH）2，向?yàn)V液中加入一定量食鹽，立即析出Na2S2O42H2O晶體。

步驟3：，經(jīng)過濾，用乙醇洗滌，用120～140℃的熱風(fēng)干燥得到Na2S2O4。

（二）甲酸鈉法

步驟4：按上圖方式，將裝置中的Zn粉和水換成HCOONa、Na2CO3溶液和乙醇。溫度控制在70～83℃，持續(xù)通入SO2，維持溶液pH在4～6，經(jīng)5～8小時(shí)充分反應(yīng)后迅速降溫45～55℃，立即析出無水Na2S2O4。

步驟5：經(jīng)過濾，用乙醇洗滌，干燥得到Na2S2O4。

回答下列問題：

（1）步驟1容器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______；容器中多孔球泡的作用是______。

（2）步驟2中“向?yàn)V液中加入一定量食鹽，立即析出Na2S2O42H2O晶體”的原理是（用必要的化學(xué)用語和文字說明）______。

（3）兩種方法中控制溫度的加熱方式是______。

（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程判斷，Na2S2O4在水、乙醇中的溶解性為：______。

（5）甲酸鈉法中生成Na2S2O4的總反應(yīng)為______。

（6）兩種方法相比較，鋅粉法產(chǎn)品純度高，可能的原因是______。

（7）限用以下給出的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明甲酸鈉法制得的產(chǎn)品中含有Na2SO4。

稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、AgNO3溶液、BaCl2溶液______。

Answer 1

【答案】H2O+SO2=H2SO3，Zn+2H2SO3ZnS2O4+2H2O或Zn+2SO2ZnS2O4 增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率 溶液中存在：Na2S2O4(s)Na2S2O4(aq)2Na+(aq)+(aq)[或Na2S2O4(s)2Na+(aq)+(aq)]，增大c(Na+)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 水浴加熱 Na2S2O4在水中溶解度較大，在酒精中溶解度較小 2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2 Zn(OH)2難溶于水，易與Na2S2O4分離 取少量產(chǎn)品配成稀溶液，加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)后靜置，取上層清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO4

【解析】

合成保險(xiǎn)粉的反應(yīng)物為Zn、SO2、H2O，根據(jù)溫度控制在40～45℃，當(dāng)三頸瓶中溶液pH在3～3.5時(shí)，停止通入SO2，反應(yīng)后得到ZnS2O4溶液，據(jù)此分析解答。

（1）合成保險(xiǎn)粉的反應(yīng)物有Zn、SO2、H2O，根據(jù)溫度控制在40～45℃，當(dāng)三頸瓶中溶液pH在3～3.5時(shí)，說明發(fā)生了：H2O+SO2=H2SO3反應(yīng)，最后反應(yīng)得到ZnS2O4溶液，說明又發(fā)生了：Zn+2H2SO3ZnS2O4+2H2O反應(yīng)，總過程也可以寫成：Zn+2SO2ZnS2O4，多孔球泡可以增大氣體與液體的接觸面積，加快氣體的吸收速率；

（2）溶液中存在：Na2S2O4(s)Na2S2O4(aq)2Na+(aq)+(aq)[或Na2S2O4(s)2Na+(aq)+(aq)]，增大c(Na+)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以向?yàn)V液中加入一定量食鹽，立即析出Na2S2O42H2O晶體；

（3）根據(jù)溫度控制在40～45℃可知需要控制溫度的加熱方式一般是水浴加熱；

（4）根據(jù)步驟2中將得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，過濾，濾渣為Zn(OH)2，向?yàn)V液中加入食鹽，才析出Na2S2O42H2O晶體，可知Na2S2O4在水中溶解度較大；根據(jù)步驟5析出的晶體用無水乙醇洗滌的目的是使晶體迅速干燥，避免溶解而減少損耗，可知其在酒精中溶解度較��；

（5）由題意可知甲酸鈉、二氧化硫、碳酸鈉反應(yīng)生成Na2S2O4，同時(shí)生成二氧化碳，反應(yīng)的方程式為2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2；

（6）鋅粉法產(chǎn)品純度高，可能的原因是Zn(OH)2難溶于水，易與Na2S2O4分離；

（7）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明甲酸鈉法制得的產(chǎn)品中含有Na2SO4，要避免Na2S2O4干擾，所以取少量產(chǎn)品配成稀溶液，加入足量稀鹽酸，充分反應(yīng)后靜置，取上層清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO4。