Question

9．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質．某化學興趣小組的同學設計了以下方法，測定某亞硫酸鈉樣品的純度．
Ⅰ．沉淀法：實驗步驟：
i．取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量某酸酸化．
ii．再加入足量沉淀劑至沉淀完全．
iii．過濾、洗滌、干燥、稱得沉淀質量為b g．
分析上述實驗步驟并回答下列問題：
（1）步驟i中，所用酸應為鹽酸，步驟ii中所用的沉淀劑為BaCl₂溶液．
（2）步驟iii中證明沉淀已洗凈的操作為取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算樣品中含硫酸鈉雜質的質量分數(shù)為$\frac{142b}{233a}$×100%．
Ⅱ．氣體法：實驗裝置圖如下：

分析上圖后回答下列問題：
（4）實驗開始時，首先要關閉彈簧夾c，再打開彈簧夾a和b，向裝置內通入N₂，通N₂的作用是排除裝置內空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實驗；待裝置A中反應結束后，為使反應中生成的SO₂被裝置C中的堿石灰完全吸收，還要進行的操作為再次通入氮氣．
（5）能否用濃鹽酸替代75%的硫酸溶液否（填“能”或“否”）；干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入裝置C．
Ⅲ．滴定法：反應流程為：

分析上述流程圖并回答下列問題；
（6）I₂標準液應裝入酸式滴定管中；滴定時應選用的指示劑為淀粉溶液．
（7）若末用I₂標準液潤洗滴定管，則會使測定結果偏高（填“偏高”、“偏度”或“無影響”）．
（8）若樣品質量為w g，達到滴定終點時消耗0.0100 mol/L的I₂標準液V mL，則樣品中Na₂SO₃的純度為$\frac{0.126V}{w}$%．

Answer 1

分析 Ⅰ．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質，測定某亞硫酸鈉樣品的純度，取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量鹽酸酸化，除去亞硫酸鈉，再加入足量沉淀劑氯化鋇溶液至沉淀完全，把硫酸根離子全部沉淀，過濾、洗滌、干燥、稱的沉淀質量為b g為硫酸鋇沉淀，
（1）分析可知步驟i中所用酸為鹽酸，步驟ii中所用的沉淀劑為氯化鋇溶液；
（2）沉淀已洗凈的檢驗方法是去上層清液檢驗是否含有氯離子；
（3）結合元素守恒計算硫酸鈉雜質的質量分數(shù)；
Ⅱ．氣體法：如圖實驗裝置
（4）裝置中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體通過裝置B中濃硫酸干燥通入干燥管吸收，裝置D是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進入，開始時用氮氣排凈裝置內空氣，防止干擾氣體吸收質量測定，反應完后再通入氮氣；
（5）濃鹽酸易揮發(fā)生成二氧化硫含氯化氫氣體，干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進入干擾測定二氧化硫氣體質量；
Ⅲ．滴定法：
亞硫酸鹽與稀硫酸反應生成氣體SO₂，為防止液體加熱時暴沸，一般可加入碎瓷片，因定量實驗，需考查減小實驗操作誤差，通入N₂可將生成的SO₂全部趕出，保證被吸收液全部吸收，二氧化硫被堿溶液吸收，用鹽酸調節(jié)溶液呈弱酸性得到溶液B，用碘單質滴定后進行數(shù)據(jù)處理，
（6）碘標準液能腐蝕橡膠，應用酸式滴定管，溶液B為亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽，該鹽可以被碘單質氧化為硫酸鹽，碘遇淀粉變藍色；
（7）根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$，分析不當操作對V（標準）的影響，以此判斷；
（8）反應的離子方程式為H₂O+SO₃^2-+I₂=SO₄^2-+2H⁺+2I^-，SO₂～SO₃^2-～I₂，結合定量關系計算．

解答 解：Ⅰ．亞硫酸鹽接觸空氣后很容易被氧化為硫酸鹽而變質，測定某亞硫酸鈉樣品的純度，取a g樣品溶于水配成溶液，并加入足量鹽酸酸化，除去亞硫酸鈉，再加入足量沉淀劑氯化鋇溶液至沉淀完全，把硫酸根離子全部沉淀，過濾、洗滌、干燥、稱的沉淀質量為b g為硫酸鋇沉淀，
（1）分析可知步驟i中所用酸為鹽酸，沉淀劑為氯化鋇溶液，故答案為：鹽酸；BaCl₂溶液；
（2）沉淀已洗凈的檢驗方法是去上層清液檢驗是否含有氯離子，取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈，
故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入AgNO₃溶液，若無沉淀生成證明洗滌干凈；
（3）b g為硫酸鋇沉淀物質的量n=$\frac{bg}{233g/mol}$=$\frac{233}$mol，結合元素守恒計算硫酸鈉雜質的質量分數(shù)=$\frac{\frac{233}mol×142gmol}{ag}$×100%=$\frac{142b}{233a}$×100%，
故答案為：$\frac{142b}{233a}$×100%；
Ⅱ．氣體法：如圖實驗裝置
（4）裝置中濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體通過裝置B中濃硫酸干燥通入干燥管吸收，裝置D是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進入，開始時用氮氣排凈裝置內空氣，防止干擾氣體吸收質量測定，反應完后再通入氮氣，實驗開始時，首先要關閉彈簧夾c，再打開彈簧夾a和b，向裝置內通入N₂，通N₂的作用是排除裝置內空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實驗，待裝置A中反應結束后，為使反應中生成的SO₂被裝置C中的堿石灰完全吸收，還要進行的操作為：再次通入氮氣，
故答案為：排除裝置內空氣，房子空氣中氧氣、二氧化碳干擾實驗；再次通入氮氣；
（5）濃鹽酸易揮發(fā)生成二氧化硫含氯化氫氣體，不能用濃鹽酸替代75%的硫酸溶液，干燥管D的作用是防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進入干擾測定二氧化硫氣體質量，
故答案為：否；防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入裝置C；
Ⅲ．滴定法：
（6）碘標準液能腐蝕橡膠，不能用堿式滴定管，而用酸式滴定管，亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽與碘單質反應：HSO₃^-+I₂+H₂O=SO₄^2-+2I-+3H⁺．碘遇淀粉變藍色，用碘標準溶液滴定亞硫酸鹽或是亞硫酸氫鹽，可以使用淀粉溶液作指示劑，當藍色消失時，反應恰好發(fā)生，即達到終點時的現(xiàn)象為：溶液由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內不褪色，
故答案為：酸；淀粉溶液；
（7）未用標準液潤洗滴定管．會造成V（標準）偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$分析，會造成c（待測）偏高，
故答案為：偏高；
（8）反應的離子方程式為H₂O+SO₃^2-+I₂=SO₄^2-+2H⁺+2I^-，
        SO₂～SO₃^2-～I₂，
              1mol       1mol
             n             0.01000mol•L^-1×V×10^-3L=V×10^-5mol
n=V×10^-5mol，
樣品中含Na₂SO₃的純度=$\frac{126g/mol×V×1{0}^{-5}mol}{wg}$×100%=$\frac{0.126V}{w}$%，
故答案為：$\frac{0.126V}{w}$%．

點評 本題屬工業(yè)流程題以食品中的亞硫酸鹽含量的測定為問題情境，通過簡明的實驗流程圖，將實驗基本操作、儀器的使用、化學計算、化學方程式的書寫等內容綜合在一起，考查考生對化學實驗方案的分析和問題解決的能力，題目難度中等．