Question

4．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化剂之一．某研究小组进行如下实验：

实验一焦亚硫酸钠的制取
采用如图1装置（实验前已除尽装置内的空气）制取Na₂S₂O₅．装置 II中有Na₂S₂O₅晶体析出，发生的反应为：
Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
（1）装置 I中产生气体的化学方程式为Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）要从装置 II中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是过滤．
（3）装置 III用于处理尾气，可选用的最合理装置（夹持仪器已略去）为d．（填序号）．

实验二焦亚硫酸钠的性质
Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃．
（4）检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成．
实验三葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
（5）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化剂．测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离SO₂计算）的方案如下：

（已知：馏分中的二氧化硫在滴入碘水时发生的反应为SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI）在测定时消耗了0.01mol•L^-1的I₂溶液25.00mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO₂计算）为0.16g•L^-1．在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测得结果偏低（填“偏高”“偏低”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）由装置Ⅱ中发生的反应可知，装置Ⅰ中产生的气体为SO₂，亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水；
（2）装置Ⅱ中获得已析出的晶体，分离固体与液态，应采取过滤操作；
（3）装置Ⅲ用于处理尾气，吸收未反应的二氧化硫，应防止倒吸，且不能处于完全密闭环境中；
（4）Na₂S₂O₅晶体在空气中易被氧化为Na₂SO₄，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可；
（5）由消耗碘的量，结合SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI计算二氧化硫的质量，进而计算浓度；若有部分HI被空气氧化，则消耗碘的量偏小，故测定二氧化硫的量偏小．

解答 解：（1）由装置Ⅱ中发生的反应可知，装置Ⅰ中产生的气体为SO₂，亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）装置Ⅱ中获得已析出的晶体，分离固体与液态，应采取过滤进行分离，
故答案为：过滤；
（3）a．装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；
b．该装置吸收二氧化硫能力较差，且为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；
c．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，故错误；
d．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确；
故答案为：d；
（4）Na₂S₂O₅中S元素的化合价为+4价，因此会被氧化为为+6价，即晶体在空气中易被氧化为Na₂SO₄，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可，实验方案为：取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，
故答案为：取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成；
（5）令100mL葡萄酒中二氧化硫的质量为mg，则：
SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI
64g            1mol       
mg         0.025L×0.01mol/L
所以，64g：mg=1mol：0.025L×0.01mol/L，
解得m=0.016
故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO₂计算）为$\frac{0.016g}{0.1L}$=0.16 g/L，
若有部分HI被空气氧化，则消耗碘的量偏小，故测定二氧化硫的量偏小，则测定结果偏低，
故答案为：0.16；偏低．

点评 本题考查物质的制备实验、实验方案设计、物质含量的测定、氧化还原反应滴定等，难度中等，明确实验原理是解本题关键，根据物质的性质分析解答，注意元素化合物知识的积累和灵活运用．