Question

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

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的化學方程式為 ．

(2)Na2S2O5溶于水且與水能反應，所得溶液顯酸性，其原因是 ．步驟Ⅲ中測定溶液的pH的方法是 ；pH＞4.1時，則產品中會有副產物，其化學式是 ．

(3)利用碘量法可測定Na2S2O5產品中+4價硫的含量，實驗方案為：將一定量的Na2S2O5產品放入碘量瓶(帶磨口塞的錐形瓶)中， ，重復如上步驟2次，記錄數據．(實驗中必須使用的試劑有：c1molL﹣1的標準碘溶液、c2molL﹣1的標準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鉻[Cr(Ⅵ)]．利用Na2S2O5和FeSO47H2O先后分兩個階段處理含Cr2O72﹣的廢水，實驗結果如圖．

①實驗過程中溶液的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時視為完全沉淀．現將廢水中Cr2O72﹣全部轉化為Cr(OH)3而除去，需調節溶液的pH范圍為 ．

Answer 1

【答案】(1)Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2；

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

(3)加入一定體積的過量的c1molL﹣1的標準碘溶液，再加入適量的冰醋酸和蒸餾水，充分反應一段時間，加入淀粉溶液，用c2molL﹣1標準Na2S2O3溶液滴定至溶液由藍色恰好變為無色，且半分鐘內不變色，讀數；

(4)①Na2S2O5和FeSO47H2O與Cr2O72﹣反應時均消耗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，發生的都是非氧化還原反應，反應物是碳酸鈉和二氧化硫，生成物為焦亞硫酸鈉和二氧化碳，根據質量守恒配平后可得： Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2

(2). Na2S2O5溶于水且與水能反應，所得溶液顯酸性，其原因是Na2S2O5與水反應生成NaHSO3，NaHSO3在水中電離使溶液顯酸性．步驟Ⅲ中測定溶液的pH的方法是用pH計（或酸度計，或pH傳感器）測定；pH＞4.1時，則產品中會有副產物，其化學式是Na2SO3 ．

(3). 利用碘量法可測定Na2S2O5產品中+4價硫的含量，根據所提供的試劑，可以先加過量的標準碘液將焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，為增強碘液的氧化性，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，根據標準碘液和硫代硫酸鈉的用量可求出焦硫酸鈉的含量（進一步可求出其中+4價S的含量），為了減少滴定誤差，要加入適量的蒸餾水。實驗方案為：將一定量的Na2S2O5產品放入碘量瓶中，加入一定體積的過量的c1molL﹣1的標準碘溶液，再加入適量的冰醋酸和蒸餾水，充分反應一段時間，加入淀粉溶液，用c2molL﹣1標準Na2S2O3溶液滴定至溶液由藍色恰好變為無色，且半分鐘內不變色，讀數，重復如上步驟2次，記錄數據．

(4). ①實驗過程中發生的離子反應為，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﹣反應時均消耗H+，使溶液的pH變大．

②由沉淀溶解平衡Cr(OH)3Cr3++3OH-可知，因為c(Cr3+)＜1.0×10﹣5molL﹣1時視為完全沉淀,所以c(OH-)>==4.0mol/L，即pH>5.6。所以將廢水中Cr2O72﹣全部轉化為Cr(OH)3而除去，需調節溶液的pH范圍為pH＞5.6．