Question

4．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）在食品加工中常用作防腐剂、漂白剂和疏松剂．焦亚硫酸钠为黄色结晶粉末，150℃时开始分解，在水溶液或含有结晶水时更易被空气氧化．实验室制备焦亚硫酸钠过程中依次包含以下几步反应：
2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O …（a）     
 Na₂SO₃+H₂O+SO₂═2NaHSO₃…（b）
2NaHSO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  Na₂S₂O₅+H₂O  …（c）
实验装置如下：

（1）实验室可用废铝丝与NaOH溶液反应制取H₂，制取H₂的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）如图1装置中，导管X的作用是排出H₂、未反应的SO₂及水蒸气等．
（3）通氢气一段时间后，以恒定速率通入SO₂，开始的一段时间溶液温度迅速升高，随后温度缓慢变化，溶液开始逐渐变黄．“温度迅速升高”的原因为SO₂与NaOH溶液的反应是放热反应；实验后期须保持温度在约80℃，可采用的加热方式为80℃水浴加热．
（4）反应后的体系中有少量白色亚硫酸钠析出，参照题如图2溶解度曲线，除去其中亚硫酸钠固体的方法是趁热过滤；然后获得较纯的无水Na₂S₂O₅应将溶液冷却到30℃左右抽滤，控制“30℃左右”的理由是此时溶液中Na₂SO₃不饱和，不析出．
（5）用如图3装置干燥Na₂S₂O₅晶体时，通入H₂的目的是排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化；真空干燥的优点是干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化，减少产品氧化．
（6）测定产品中焦亚硫酸钠的质量分数常用剩余碘量法．已知：S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O═2SO₄^2-+4I^-+6H⁺；2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
请补充实验步骤（可提供的试剂有：焦亚硫酸钠样品、标准碘溶液、淀粉溶液、酚酞溶液、标准Na₂S₂O₃溶液及蒸馏水）．
①精确称取产品0.2000g放入碘量瓶（带磨口塞的锥形瓶）中．
②准确移取一定体积和已知浓度的标准碘溶液（过量）并记录数据，在暗处放置5min，然后加入5mL冰醋酸及适量的蒸馏水．
③用标准Na₂S₂O₃溶液滴定至接近终点． 
④加入1～2mL淀粉溶液．  
⑤继续用标准Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积．
⑥重复步骤①～⑤；根据相关记录数据计算出平均值．

Answer 1

分析 （1）铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）该装置中二氧化硫和氢氧化钠发生反应，通入氢气能防止亚硫酸盐被氧化，如果锥形瓶内压强过大会产生安全事故；
（3）SO₂与NaOH溶液的反应是放热反应导致溶液温度升高；温度小于100℃时要采用水浴加热；
（4）根据图知，温度越高Na₂S₂O₅溶解度增大，当接近40℃时亚硫酸钠溶解度减小；控制“30℃左右”时，此时溶液中Na₂SO₃不饱和；
（5）焦亚硫酸钠能被压强氧化；真空干燥时，干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化；
（6）④碘能使淀粉变蓝色，所以可以用淀粉试液检验滴定终点；
⑤继续做实验为：继续用标准Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积．

解答 解：（1）铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）该装置中二氧化硫和氢氧化钠发生反应，通入氢气能防止亚硫酸盐被氧化，如果锥形瓶内压强过大会产生安全事故，所以导管的作用是排出H₂、未反应的SO₂及水蒸气等，从而防止安全事故的发生，故答案为：排出H₂、未反应的SO₂及水蒸气等；
（3）SO₂与NaOH溶液的反应是放热反应导致溶液温度升高，所以溶液“温度迅速升高”；温度小于100℃时要采用水浴加热，需要的温度是80℃，所以用水浴加热；
故答案为：SO₂与NaOH溶液的反应是放热反应；80℃水浴加热；
（4）根据图知，温度越高Na₂S₂O₅溶解度增大，当接近40℃时亚硫酸钠溶解度减小，所以要趁热过滤；控制“30℃左右”时，此时溶液中Na₂SO₃不饱和，不析出，
故答案为：趁热过滤；此时溶液中Na₂SO₃不饱和，不析出；
（5）焦亚硫酸钠能被压强氧化，则通入氢气的目的是排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化；真空干燥时，干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化，从而减少产品氧化，
故答案为：排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化；干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化，减少产品氧化；
（6）④碘能使淀粉变蓝色，所以可以用淀粉试液检验滴定终点，需要的操作是加入1～2mL淀粉溶液，故答案为：加入1～2mL淀粉溶液；
⑤继续做实验为：继续用标准Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积，然后再重复实验，减少实验误差，故答案为：继续用标准Na₂S₂O₃溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，明确实验原理及物质性质是解本题关键，侧重考查学生实验操作、实验评价、物质制备能力，知道各个仪器的作用，题目难度中等．