Question

17．某同學用下面實驗裝置設計實驗制備SO₂并進行相關探究活動．

（1）裝置A中反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）甲同學認為利用上述裝置也可證明亞硫酸酸性強于次氯酸，請寫出正確的裝置連接順序：A→B→DC→F．
（3）乙同學從上面裝置中選擇合適的裝置驗證亞硫酸與碳酸的酸性強弱，其中用到C、D裝置．則C裝置的作用是檢驗SO₂是否除盡，通過C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁證明亞硫酸酸性強于碳酸現(xiàn)象即可證明亞硫酸酸性強于碳酸．
（4）丙同學將A中產(chǎn)生的足量的SO₂通入下圖裝置G中，G中有白色沉淀生成．該沉淀的化學式為BaSO₄．
推測產(chǎn)生沉淀的原因可能是（不考空氣的影響）
原因一：SO₂在酸性條件下被NO₃^-氧化；
原因二：SO₂被Fe³⁺氧化；
原因三：SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應．
若是原因二，需證明Fe³⁺的還原產(chǎn)物，其實驗操作及現(xiàn)象是取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍色沉淀生成，說明反應后有Fe²⁺生成．
（5）實驗中發(fā)現(xiàn)Na₂SO₃可能部分變質，現(xiàn)需測定Na₂SO₃的純度，稱15.0g Na₂SO₃樣品，配成250mL溶液，取25.00mL溶液，用0.20mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進行滴定，達到滴定終點時消耗KMnO₄溶液20.00mL．達到滴定終點時錐形瓶中溶液顏色變化是由無色變?yōu)樽霞t色，樣品中Na₂SO₃質量分數(shù)是84%．

Answer 1

分析 （1）A中為亞硫酸鈉與濃硫酸反應生成二氧化硫和硫酸鈉的反應；
（2）次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結合碳酸酸性比HClO強堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中；
（3）根據(jù)（2）分析可得；
（4）二氧化硫具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀；要驗證原因二，F(xiàn)e³⁺的還原產(chǎn)物，則選用K₃[Fe（CN）₆]驗證亞鐵離子；
（5）酸性KMnO₄溶液進行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應達到終點；結合化學方程式5SO₃^2-+6H⁺+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O定量關系計算得到250ml溶液中亞硫酸鈉物質的量，得到質量分數(shù)．

解答 解：（1）A中反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結合碳酸酸性比HClO強堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中，則：裝置連接順序為A、B、D、C、F，故答案為：B；D；F；
（3）由（2）可知C的作用是檢驗SO₂是否除盡；C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁證明亞硫酸酸性強于碳酸；
故答案為：檢驗SO₂是否除盡；C中品紅溶液不褪色，E中石灰水變渾濁；
（4）二氧化硫具有還原性，酸性條件下，能被硝酸根離子或鐵離子氧化生成硫酸根離子，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀，則原因三為SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應，證明Fe³⁺的還原產(chǎn)物亞鐵離子：取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍色沉淀生成，說明反應后有Fe²⁺生成；
故答案為：BaSO₄；SO₂和Fe³⁺、酸性條件下NO₃^-都反應；取少量反應后的溶液于試管中，滴加幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，有藍色沉淀生成，說明反應后有Fe²⁺生成；
（5）酸性KMnO₄溶液進行滴定亞硫酸鈉溶液，滴入最后一滴，溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，證明反應達到終點，
用高錳酸鉀滴定亞硫酸鈉，依據(jù)方程式得：
5SO₃^2-+6H⁺+2MnO₄^-=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O
 5                    2
 n           0.20mol/L×0.02L
則：5：2=n：0.20mol/L×0.02L
解得n=0.01mol，
則15.0g樣品中含有亞硫酸的質量為0.01mol×10×126g/mol=12.6g，所以樣品中亞硫酸鈉的質量分數(shù)為$\frac{12.6g}{15g}×100%$=84%；
故答案為：由無色變?yōu)樽霞t色；84%．

點評 本題考查性質實驗方案的設計及實驗裝置綜合，為高頻考點，題目難度中等，把握裝置中發(fā)生的反應及氧化還原反應原理的應用為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查．