Question

【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在食品加工中常作防腐劑、漂白劑、疏松劑，焦亞硫酸鈉具有還原性，受潮和溫度高于150℃易分解。焦亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：Na2S2O5NaHSO3。工業(yè)上制取原理是用純堿與亞硫酸氫鈉溶液混合而成的懸浮液吸收二氧化硫至過(guò)飽和，再?gòu)膩喠蛩釟溻c過(guò)飽和溶液中結(jié)晶析出焦亞硫酸鈉產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室模擬制取焦亞硫酸鈉流程如圖。

（1）Ⅰ中用Na2CO3溶液吸收SO2，隨著SO2的持續(xù)通入，溶液中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖1所示。圖中線(xiàn)2表示的組分是___（填化學(xué)式，下同）。Ⅰ中產(chǎn)物是___。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)采用80℃的水浴加熱，反應(yīng)后的體系中有少量亞硫酸鈉析出，根據(jù)圖2溶解度曲線(xiàn)，獲得較純的無(wú)水Na2S2O5的方法是___。

（3）圖3為真空干燥Na2S2O5晶體的裝置，真空干燥的目的是___。

（4）測(cè)定產(chǎn)品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)常用剩余碘量法（雜質(zhì)不與碘反應(yīng)）。

已知：S2O+2I2+3H2O=2SO+4I-+6H+；2S2O+I2=S4O+2I-。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①稱(chēng)取0.2000g產(chǎn)品放入碘量瓶中。

②加入40.00mL0.1000mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)碘溶液，在暗處放置5min，再加入適量冰醋酸及蒸餾水。

③用0.2000mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定剩余的碘至接近終點(diǎn)。

④加入1～2mL淀粉溶液。

⑤繼續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定至___，記錄滴定所消耗的體積。

⑥重復(fù)步驟①～⑤；平均消耗標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液20.00mL。則產(chǎn)品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。

Answer 1

【答案】NaHCO3 NaHSO3 （趁熱過(guò)濾）從80℃降溫至35℃左右結(jié)晶、抽濾（洗滌、干燥） 真空有利于脫水、能防止晶體被氧化，避免烘干溫度過(guò)高分解 當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且維持半分鐘穩(wěn)定 95.00%

【解析】

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)利用碳酸鈉溶液與二氧化硫的反應(yīng)制備焦亞硫酸鈉；向碳酸鈉溶液中通入二氧化硫，經(jīng)過(guò)反應(yīng)在pH為4.1時(shí)基本完成制備亞硫酸氫鈉；加入碳酸鈉固體調(diào)節(jié)pH至7~8，純堿與亞硫酸氫鈉溶液混合而成的懸浮液吸收二氧化硫至飽和，即形成亞硫酸鈉懸浮液；繼續(xù)通入二氧化硫調(diào)節(jié)pH至4.1，生成亞硫酸氫鈉的過(guò)飽和溶液，再?gòu)膩喠蛩釟溻c的過(guò)飽和溶液中結(jié)晶析出焦亞硫酸鈉產(chǎn)品，因?yàn)榻箒喠蛩徕c既有還原性，受潮和溫度高于150℃易分解的性質(zhì)，得到產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)步驟是低溫結(jié)晶，快速過(guò)濾，真空干燥；據(jù)此分析。

(1) 碳酸鈉溶液中通入二氧化硫，碳酸鈉減少，生成碳酸氫鈉，濃度逐漸增大，線(xiàn)2為碳酸氫鈉，線(xiàn)1為碳酸鈉；繼續(xù)通入二氧化硫，碳酸氫鈉減少亞硫酸鈉增加，線(xiàn)3為亞硫酸鈉，在繼續(xù)通入二氧化硫亞硫酸氫鈉增加，線(xiàn)4為亞硫酸氫鈉，則線(xiàn)2為碳酸氫鈉；Ⅰ中產(chǎn)物溶液呈酸性，故為亞硫酸氫鈉；

(2)由于焦亞硫酸鈉的溶解度隨溫度降低而減小，此時(shí)應(yīng)趁熱過(guò)濾，以免溫度降低而導(dǎo)致焦亞硫酸鈉晶體析出，隨后應(yīng)將溶液溫度降低至35℃左右，此時(shí)溶液中可以析出大量的焦亞硫酸鈉同時(shí)也防止Na2SO3·7H2O由于溫度過(guò)低而析出；

(3)真空干燥有利于快速脫水，且能防止晶體被氧化，避免烘干溫度過(guò)高分解；

(4)⑤用硫代硫酸鈉滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液中的I2全部反應(yīng)，故滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，且維持半分鐘內(nèi)顏色穩(wěn)定不變色

⑥根據(jù)題目所給方程式，硫代硫酸根和I2的物質(zhì)的量關(guān)系為2~I2，則n(I2)=n()=×0.2000mol/L×20.00×10-3L=2×10-3mol，則與焦亞硫酸根反應(yīng)的I2的物質(zhì)的量為40.00×10-3L×0.1000mol/L-2×10-3mol=2×10-3mol，根據(jù)焦亞硫酸根與碘反應(yīng)的方程式可知，~2I2，則n()=n(I2)=×2×10-3mol=1×10-3mol，則n(Na2S2O5)= 4×10-3mol，m(Na2S2O5)=1×10-3mol×190g/mol=0.19g，則產(chǎn)品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=95%。