Question

【题目】某学生兴趣小组模拟工业制取无水Na2SO3的过程如下：

已知：①反应Ⅰ在三颈烧瓶中发生，装置如图所示(固定及加热类仪器省略)；

②H2SO3、HSO3-、SO32-在水溶液中的物质的量分数随pH的分布如图；

③Na2SO3·7H2O 和Na2SO3的溶解度曲线如图。

(1)为提高Na2SO3产率，反应Ⅰ应控制pH在_____左右。

(2)反应Ⅱ所得滤液的主要成分是_____和Na2SO3。

(3)将操作Ⅰ后所得的Na2SO3溶液_____(填操作)，过滤出的固体用无水乙醇洗涤、在真空干燥箱中采用150℃干燥，得无水Na2SO3固体。

(4)可以用KIO3测定产品中无水Na2SO3的纯度：称取0.1260 g样品于锥形瓶中，用蒸馏水溶解，并加入淀粉做指示剂，滴加酸性KIO3溶液(a mol·L-1)至Na2SO3恰好完全氧化成Na2SO4，发生反应3Na2SO3 + KIO3 = 3Na2SO4 + KI，消耗KIO3溶液体积为b mL。通过计算确定样品中Na2SO3的质量分数(写出计算过程)____

(5)滴加酸性KIO3溶液时，剧烈震荡锥形瓶或者滴加时间过长都会造成所测Na2SO3纯度偏低，原因是_____。

Answer 1

【答案】9.5(9.4-10之间的值均可给分) NH4Cl 加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤 消耗KIO3的物质的量为a×10-3 L×b mol·L-1= ab×10-3 mol

由题给反应可得关系式：3 Na2SO3 ~ KIO3，

可知n(Na2SO3) = 3n(KIO3) = 3 ab×10-3 mol

则成品中Na2SO3的质量分数为 3ab×100% 空气中氧气将Na2SO3氧化

【解析】

(1)由H2SO3、HSO3-、SO32-在水溶液中的物质的量分数随pH的分布图可知，Na2SO3的物质的量分数在pH=9.5左右最大；

(2)反应Ⅱ是亚硫酸铵与氯化钠反应生成NH4Cl和Na2SO3，故所得滤液的主要成分是NH4Cl和Na2SO3；

(3) 由Na2SO3·7H2O 和Na2SO3的溶解度曲线可知温度高于34℃条件下有利于Na2SO3析出，故将操作Ⅰ后所得的Na2SO3溶液加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤；

(4) 由题给反应可得关系式：3Na2SO3 ~ KIO3，根据反应关系计算；

(5)剧烈震荡锥形瓶或者滴加时间过长都会使空气中氧气将Na2SO3氧化，造成所测Na2SO3纯度偏低。

(1)由H2SO3、HSO3-、SO32-在水溶液中的物质的量分数随pH的分布图可知，Na2SO3的物质的量分数在pH=9.5左右最大；

因此，本题正确答案是：9.5(9.4-10之间的值均可给分)；

(2)反应Ⅱ是亚硫酸铵与氯化钠反应生成NH4Cl和Na2SO3，故所得滤液的主要成分是NH4Cl和Na2SO3；

因此，本题正确答案是：NH4Cl；

(3) 由Na2SO3·7H2O 和Na2SO3的溶解度曲线可知温度高于34℃条件下有利于Na2SO3析出，故将操作Ⅰ后所得的Na2SO3溶液加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤；

因此，本题正确答案是：加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤；

(4) 消耗KIO3的物质的量为a×10-3 L×b mol·L-1= ab×10-3 mol，

由题给反应可得关系式：3 Na2SO3 ~ KIO3，

可知n(Na2SO3) = 3n(KIO3) = 3 ab×10-3 mol

则产品中Na2SO3的质量分数为 ×100%=3ab×100%；

因此，本题正确答案是：3ab×100%；

(5)剧烈震荡锥形瓶或者滴加时间过长都会使空气中氧气将Na2SO3氧化，造成所测Na2SO3纯度偏低。

因此，本题正确答案是：空气中氧气将Na2SO3氧化。