Question

11．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化剂之一．
（1）实验室在40℃、pH﹦4的条件下用Na₂SO₃溶液和SO₂反应制取Na₂S₂O₅：Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
实验时先用CO₂气体尽可能排除装置内空气的目的是防止焦亚硫酸钠被氧化．
（2）若制备19g Na₂S₂O₅至少需标准状况下SO₂2.24L．
（3）为了检验某抗氧化剂产品中Na₂S₂O₅的质量分数，某研究小组进行如下实验：
步骤I：称取抗氧化剂产品0.2g，将其加入到含I₂浓度为0.05000mol•L^-1的100mL稀盐酸和碘水的混合溶液中，然后加水稀释至500mL．
步骤II：取稀释后的溶液100mL，加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃标准溶液进行滴定，共消耗Na₂S₂O₃标准溶液12.00mL（2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）．
①写出步骤I中Na₂S₂O₅和I₂反应的离子方程式S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺．
②计算抗氧化剂产品中Na₂S₂O₅质量分数，写出计算过程．

Answer 1

分析 （1）焦亚硫酸钠放置在空气中很容易被氧化，Na₂S₂O₅中硫元素化合价+4价，硫元素化合价升高为+6价，氧气中氧元素化合价降低；
（2）根据Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅、V=nv_m计算； 
（3）①Na₂S₂O₅和I₂反应，S₂O₅^2-中S化合价从+4升高到SO₄^2-中的+6，碘从0价变为-1价，据此书写离子方程式；
②先计算在500 mL混合溶液中溶解I₂的物质的量，根据反应2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-，由碘的物质的量可计算出Na₂S₂O₅的物质的量，据此计算抗氧化剂产品中Na₂S₂O₅质量分数．

解答 解：（1）焦亚硫酸钠放置在空气中很容易被氧化，Na₂S₂O₅中硫元素化合价+4价，硫元素化合价升高为+6价，氧气中氧元素化合价降低，化学方程式为，Na₂S₂O₅+O₂=Na₂SO₄+SO₃，所以实验时先用CO₂气体尽可能排除装置内空气，防止焦亚硫酸钠被氧化，
故答案为：防止焦亚硫酸钠被氧化；
（2）19.0g Na₂S₂O₅的物质的量为$\frac{19.0g}{190g/mol}$mol=0.1mol，Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅，需标准状况下SO₂0.1mol，体积为V=nv_m=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：2.24；
（3）①Na₂S₂O₅和I₂反应，I₂作氧化剂，碘从0价变为-1价，S₂O₅^2-中S化合价从+4升高到SO₄^2-中的+6为还原剂，反应为：S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺，
故答案为：S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺；
②在500 mL混合溶液中溶解I₂的物质的量为：
n（I₂）=0.05000 mol•L^-1×100 mL×10^-3 L•ml^-1=5.00×10^-3 mol，
Na₂S₂O₃标准溶液消耗I₂物质的量为
n（I₂）=$\frac{0.1mol/L×12.00mL×1{0}^{-3}L/mL}{2}$=6.00×0^-4 mol
2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-则在500mL混合溶液中与反应消耗I₂物质的量为
n（I₂）=5.00×10^-3 mol-6.00×10^-4 mol×5=2.00×0^-3 mol
n（Na₂S₂O₅）=$\frac{2.00×1{0}^{-3}mol}{2}$=1.00×10^-3 mol
Na₂S₂O₅的质量分数=$\frac{1.00×1{0}^{-3}mol×190g/mol}{0.2g}$×100%=95%
答：抗氧化剂产品中Na₂S₂O₅质量分数为95%．

点评 本题考查了氧化还原反应有关知识，题目难度中等，明确题中资料信息以及氧化还原反应的原理是解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力．