Question

【題目】次硫酸氫鈉甲醛(aNaHSO2bHCHOcH2O)俗稱吊白塊，在印染、醫(yī)藥以及原子能工業(yè)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)興趣小組以Na2SO3、SO2、HCHO和鋅粉為原料制備次硫酸氫鈉甲醛。已知次硫酸氫鈉甲醛易溶于水，微溶于乙醇，具有強(qiáng)還原性，且在120℃以上會發(fā)生分解。實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1所示)及步驟如下：

I.在三頸燒瓶中加入一定量的Na2SO3和水，攪拌溶解后緩慢通入SO2，制得NaHSO3溶液。

II.將裝置A中導(dǎo)氣管換成橡皮塞。向三頸燒瓶中加入稍過量的鋅粉和一定量37%的甲醛溶液，不斷攪拌，在80～90℃左右的水浴中反應(yīng)約3h后趁熱過濾，試劑X洗滌。

III.將濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾；往濾液中加入適量試劑Y，析出晶體，過濾；合并濾渣，試劑Z洗滌，干燥得到產(chǎn)品。

請回答下列問題：

（1）Na2SO3水溶液中，含硫微粒H2SO3、HSO3-、SO32-隨pH的分布如圖2所示，則步驟I中確定何時(shí)停止通SO2的實(shí)驗(yàn)操作為___。

（2）下列說法中正確的是___。

A.B中燒杯中盛放的試劑可以是NaOH溶液

B.試劑Y是無水乙醇；試劑X與試劑Z都是乙醇的水溶液

C.冷凝管內(nèi)冷凝回流的主要物質(zhì)是HCHO

D.步驟III中所選擇的干燥操作應(yīng)為真空干燥

（3）步驟II中的水浴加熱相比于與酒精燈直接加熱，除了有使三頸燒瓶受熱更均勻、較低溫度下減少產(chǎn)物的分解之外，還有___的優(yōu)點(diǎn)。化學(xué)興趣小組的同學(xué)為完成所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，除圖1中裝置儀器外，還需要使用到的儀器有___。

（4）步驟III中蒸發(fā)濃縮時(shí)應(yīng)注意的問題有___(并簡要說明理由)。

（5）AHMT分光光度法常用于測定溶液樣本中甲醛的濃度。其原理是：甲醛與AHMT溶液在堿性條件下縮合后，經(jīng)高碘酸鉀氧化成一種紫紅色化合物，其對特定波長光的吸收程度(即色澤深淺)與甲醛在一定濃度范圍內(nèi)成正比。現(xiàn)測得該紫紅色化合物的吸光度A與HCHO標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度關(guān)系如圖3所示：

該化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)確定次硫酸氫鈉甲醛的組成：

I.準(zhǔn)確稱取1.5400g樣品，完全溶于水配制成100mL溶液

II.取25.00mL所配溶液經(jīng)AHMT分光光度法測得溶液吸光度A=0.4000

III.另取25.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應(yīng)后，再加入BaCl2溶液充分反應(yīng)，得到0.5825g白色沉淀。其反應(yīng)原理為：

aNaHSO2bHCHOcH2O+I2→NaHSO4+HI+HCHO+H2O(未配平)。

①通過計(jì)算可知次硫酸氫鈉甲醛的化學(xué)式為___。

②結(jié)合三頸燒瓶內(nèi)發(fā)生的合成反應(yīng)產(chǎn)物分析，題干的步驟II中，不斷攪拌的目的為：___。

③若向吊白塊溶液中加入氫氧化鈉，甲醛會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成兩種含氧有機(jī)物。寫出該反應(yīng)的離子方程式___。

Answer 1

【答案】測量溶液的pH，若溶液的pH約為4，則停止通入SO2 ACD 更易控制反應(yīng)溫度在80℃90℃或更有利于SO2在水中的溶解 溫度計(jì) 應(yīng)在真空容器中蒸發(fā)濃縮，真空降低水的沸點(diǎn)，防止溫度過高產(chǎn)品分解，真空也可防止氧氣氧化產(chǎn)物 NaHSO2·HCHO·2H2O 合成反應(yīng)生成的Zn(OH)2會附著在鋅粉表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行 OH-+2HCHO=HCOO-+CH3OH

【解析】

(1) 根據(jù)圖象分析溶液的pH和溶液中含硫微粒的主要存在形式，據(jù)此回答；

(2) 該步為次硫酸氫鈉甲醛的制備，根據(jù)它的性質(zhì)：易溶于水，微溶于乙醇，具有強(qiáng)還原性，且在120℃以上會發(fā)生分解，考慮如何洗滌、干燥，B裝置為尾氣處理裝置，甲醛容易揮發(fā)，據(jù)此回答；

(3)根據(jù)水浴加熱的特點(diǎn)和二氧化硫的相關(guān)性質(zhì)回答該問；

(4)在蒸發(fā)濃縮時(shí)特別注意次硫酸氫鈉甲醛在120℃以上會發(fā)生分解；

(5)根據(jù)圖象分析甲醛的量，根據(jù)硫原子守恒確定NaHSO2的量，再根據(jù)質(zhì)量守恒確定水的量，據(jù)此求出次硫酸氫鈉甲醛的化學(xué)式，其它根據(jù)題給信息回答即可。

由圖2可知，當(dāng)pH約為4時(shí)，溶液中含硫的微粒主要是，故可測量溶液的pH，若溶液的pH約為4，則停止通入；

裝置B為尾氣處理，可用NaOH溶液來吸收等有毒氣體，故A正確；

B.次硫酸氫鈉甲醛易溶于水，微溶于乙醇，故不能用乙醇的水溶液進(jìn)行洗滌，避免造成產(chǎn)品溶解而損失，故B錯誤；

C.甲醛易揮發(fā)，冷凝回流，提高其利用率，故C正確；

D.次硫酸氫鈉甲醛受熱易分解，則應(yīng)選擇真空干燥，故D正確；

水浴加熱，除了有使三頸燒瓶受熱更均勻、較低溫度下減少產(chǎn)物的分解之外，還有更易控制反應(yīng)溫度在或更有利于在水中的溶解；還需要溫度計(jì)測量溫度；

步驟III中蒸發(fā)濃縮時(shí)應(yīng)注意的問題有：應(yīng)在真空容器中蒸發(fā)濃縮，真空降低水的沸點(diǎn)，防止溫度過高產(chǎn)品分解，真空也可防止氧氣氧化產(chǎn)物；

由圖可知，則100mL溶液中；白色沉淀為硫酸鋇，其物質(zhì)的量為，則100mL溶液中，則樣品中含，，則的物質(zhì)的量為：，則a：b：：：：1：2，則次硫酸氫鈉甲醛的化學(xué)式為；

在步驟II中，合成反應(yīng)生成的會附著在鋅粉表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；

加入氫氧化鈉，甲醛會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成兩種含氧有機(jī)物，可知其反應(yīng)的離子方程式為。