题目内容
【题目】保险粉(Na2S2O4)可用作食品保鲜剂、纸浆、肥皂等的漂白剂。Na2S2O4易溶于水,难溶于乙醇。在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化。锌粉法制备Na2S2O4的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)实验室可用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO2,并希望能控制反应速度,图中可选用的发生装置是________(填字母)。
(2)工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液,其目的是_________;步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为__________。
(3)步骤Ⅱ中需选用的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒之外,还有__________(填名称)。
(4)在步骤III中加入NaCl的作用是_______,得到的Na2S2O4固体要用乙醇洗涤,其优点是_________。
(5)铁氰化钾可用于分析检测保险粉。铁氰化钾K3[Fe(CN)6]是一种比较弱的氧化剂,其具有强氧化剂所没有的选择性氧化性,能将氧化为,[Fe(CN)6]3还原为[Fe(CN)6]4,该反应的离子方程式为___________;取1.16g Na2S2O4样品溶于水,用0.4mol·L1的K3[Fe(CN)6]标准液滴定至终点,消耗25.00mL。该样品中Na2S2O4的质量分数为________。
【答案】B 增大锌粉的表面积,加快反应速率 Zn+2SO2=ZnS2O4 漏斗 降低Na2S2O4的溶解度 便于其结晶析出除去晶体表面的水分,并减少Na2S2O4的溶解损失 +2[Fe(CN)6]3+2H2O=2+2[Fe(CN)6]4+4H+ 75%
【解析】
本实验以锌粉为原料制备保险粉,首先经锌粉分散到水中形成锌粉—水悬浊液,这样可以增大反应物的表面积,加快反应速率,将悬浊液与二氧化硫反应生成ZnS2O4,因碳酸锌不溶于水,将ZnS2O4加入到碳酸钠溶液中得到Na2S2O4溶液,随后向溶液中加入氯化钠使Na2S2O4固体大量析出得到Na2S2O4粗产品,将粗产品经过一系列后续处理得到保险粉,由此分析。
(1)浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应生成Na2SO4、SO2、H2O,反应方程式为H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O;A装置不能控制反应速率,且浓硫酸具有吸水性,长颈漏斗容易导致浓硫酸稀释,A不合理;B装置通过控制分液漏斗的活塞控制反应速率,上下联通的导气管会使盛有浓硫酸的烧瓶上下气体压强抑制,便于浓硫酸顺利滴下,B合理;C装置浓硫酸与盐的反应放出大量的热,会导致装置炸裂,C不合理;故选择B;
(2)工业上常将锌块进行预处理得到锌粉—水悬浊液,其目的是增大锌粉的表面积,加快反应速率;根据流程,步骤Ⅰ中Zn与SO2反应生成ZnS2O4,过程中发生的反应的化学方程式为Zn+2SO2=ZnS2O4;
(3)步骤Ⅱ为过滤操作,除用到烧杯、玻璃棒之外,还需要用到漏斗;
(4)步骤Ⅲ中加入NaCl是为了降低Na2S2O4的溶解度,便于晶体的析出;保险粉易溶于水难溶于乙醇,用乙醇洗涤既能除去晶体表面的水分,又能减少保险粉溶解的损失;
(5)根据题目分析,铁氰化钾与保险粉反应的离子方程式为+2[Fe(CN)6]3+2H2O=2+2[Fe(CN)6]4+4H+;根据方程式可得保险粉与铁氰化钾的反应关系为Na2S2O4~2K3[Fe(CN)6],n(Na2S2O4)=n(K3[Fe(CN)6])=×0.4×25×10-3 mol=5×10-3 mol,m(Na2S2O4)= 5×10-3×174=0.87g,则样品中Na2S2O4的质量分数为=75%。
【题目】某学习小组对SO2使溶液褪色的机理进行探究。
I.SO2气体的制备和性质初探
(1)装置A中发生反应的化学方程式____________。
(2)装置B中的试剂x是____________。
(3)小组同学观察到C、D中溶液均褪色,通过检验C溶液中有SO42-,得出C中溶液褪色的原因是____________。
II.小组同学通过实验继续对D中品红溶液褪色进行探究。
(4)探究使品红褪色的主要主要微粒(分别取2 mL试剂a,滴加2滴品红溶液)
装置 | 序号 | 试剂a | 实验现象 |
i | 0.1 mol/L SO2溶液(pH=2) | 红色逐渐变浅,之后完全褪色 | |
ii | 0.1 mol/L NaHSO3溶液(pH=5 ) | 红色立即变浅,之后完全褪色 | |
iii | 0.1 mol/L Na2SO3溶液( pH=10) | 红色立即褪色 | |
iv | pH=2H2SO4溶液 | 红色无明显变化 | |
v | 试剂a | 红色无明显变化 |
①实验 iii中Na2SO3溶液显碱性的原因_____________(结合化学用语分析解释)。
②对比实验iii 和v,可以排除在该实验条件下OH-对品红褪色的影响,则试剂a可能
是__________溶液。
查阅资料:品红与SO2水溶液、NaHSO3溶液、Na2SO3溶液反应前后物质如下:
③通过上述实验探究并结合资料,小组同学得出结论:一是使品红溶液褪色的主要微粒是________;二是品红溶液中颜色变化主要与其分子中的________结构有关。
(5)验证SO2使品红褪色反应的可逆性
①甲同学加热实验i褪色后的溶液,产生刺激性气味气体,红色恢复,从化学平衡移动角度解释红色恢复的原因__________。
②乙同学向实验i褪色后的溶液中滴入Ba(OH)2溶液至pH=10,生成白色沉淀,溶液变红。写出生成白色沉淀的离子方程式___________。
③丙同学利用SO2的还原性,运用本题所用试剂,设计了如下实验,证实了SO2使品红褪色反应的可逆:则试剂Y是__________。