Question

【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是一種食品添加劑．實(shí)驗(yàn)室用如圖1所示裝置制備Na2S2O5，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ⅰ．在Na2CO3溶液中通入SO2至pH為4.1，生成NaHSO3溶液；

Ⅱ．加碳酸鈉粉末調(diào)至pH為7～8；

Ⅲ．再通SO2至pH為4.1；

Ⅳ．從過飽和溶液中析出Na2S2O5晶體．

(1)制備焦亞硫酸鈉總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．

(2)Na2S2O5溶于水且與水能反應(yīng)，所得溶液顯酸性，其原因是 ．步驟Ⅲ中測(cè)定溶液的pH的方法是 ；pH＞4.1時(shí)，則產(chǎn)品中會(huì)有副產(chǎn)物，其化學(xué)式是 ．

(3)利用碘量法可測(cè)定Na2S2O5產(chǎn)品中+4價(jià)硫的含量，實(shí)驗(yàn)方案為：將一定量的Na2S2O5產(chǎn)品放入碘量瓶(帶磨口塞的錐形瓶)中， ，重復(fù)如上步驟2次，記錄數(shù)據(jù)．(實(shí)驗(yàn)中必須使用的試劑有：c1molL﹣1的標(biāo)準(zhǔn)碘溶液、c2molL﹣1的標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液、冰醋酸、淀粉溶液、蒸餾水；已知：2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI)

(4)含鉻廢水中常含有六價(jià)鉻[Cr(Ⅵ)]．利用Na2S2O5和FeSO47H2O先后分兩個(gè)階段處理含Cr2O72﹣的廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖．

①實(shí)驗(yàn)過程中溶液的pH不斷升高的原因是 ．

②已知：Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10﹣31，lg2≈0.3，c(Cr3+)＜1.0×10﹣5molL﹣1時(shí)視為完全沉淀．現(xiàn)將廢水中Cr2O72﹣全部轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3而除去，需調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為 ．

Answer 1

【答案】(1)Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2；

(2)Na2S2O5與水反應(yīng)生成NaHSO3，NaHSO3在水中電離使溶液顯酸性；用pH計(jì)(或酸度計(jì)，或pH傳感器)測(cè)定；Na2SO3；

(3)加入一定體積的過量的c1molL﹣1的標(biāo)準(zhǔn)碘溶液，再加入適量的冰醋酸和蒸餾水，充分反應(yīng)一段時(shí)間，加入淀粉溶液，用c2molL﹣1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定至溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色，讀數(shù)；

(4)①Na2S2O5和FeSO47H2O與Cr2O72﹣反應(yīng)時(shí)均消耗H+，使溶液的pH變大；②pH＞5.6；

【解析】(1).由焦亞硫酸鈉的制備過程可知，發(fā)生的都是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)物是碳酸鈉和二氧化硫，生成物為焦亞硫酸鈉和二氧化碳，根據(jù)質(zhì)量守恒配平后可得： Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2

(2). Na2S2O5溶于水且與水能反應(yīng)，所得溶液顯酸性，其原因是Na2S2O5與水反應(yīng)生成NaHSO3，NaHSO3在水中電離使溶液顯酸性．步驟Ⅲ中測(cè)定溶液的pH的方法是用pH計(jì)（或酸度計(jì)，或pH傳感器）測(cè)定；pH＞4.1時(shí)，則產(chǎn)品中會(huì)有副產(chǎn)物，其化學(xué)式是Na2SO3 ．

(3). 利用碘量法可測(cè)定Na2S2O5產(chǎn)品中+4價(jià)硫的含量，根據(jù)所提供的試劑，可以先加過量的標(biāo)準(zhǔn)碘液將焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，為增強(qiáng)碘液的氧化性，要加入適量的冰醋酸；再用淀粉做指示劑、用硫代硫酸鈉溶液滴定過量的碘，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)碘液和硫代硫酸鈉的用量可求出焦硫酸鈉的含量（進(jìn)一步可求出其中+4價(jià)S的含量），為了減少滴定誤差，要加入適量的蒸餾水。實(shí)驗(yàn)方案為：將一定量的Na2S2O5產(chǎn)品放入碘量瓶中，加入一定體積的過量的c1molL﹣1的標(biāo)準(zhǔn)碘溶液，再加入適量的冰醋酸和蒸餾水，充分反應(yīng)一段時(shí)間，加入淀粉溶液，用c2molL﹣1標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定至溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色，讀數(shù)，重復(fù)如上步驟2次，記錄數(shù)據(jù)．

(4). ①實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生的離子反應(yīng)為，3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+8Cr3++13H2O、6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,所以溶液的pH不斷升高的原因是Na2S2O5和FeSO47H2O與Cr2O72﹣反應(yīng)時(shí)均消耗H+，使溶液的pH變大．

②由沉淀溶解平衡Cr(OH)3Cr3++3OH-可知，因?yàn)?/span>c(Cr3+)＜1.0×10﹣5molL﹣1時(shí)視為完全沉淀,所以c(OH-)>==4.0mol/L，即pH>5.6。所以將廢水中Cr2O72﹣全部轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3而除去，需調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為pH＞5.6．