Question

6．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化剂之一．
某化学研究小组采用图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，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯．装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的合理装置（夹持仪器已略去）为c（填序号）．
（3）现将0.5mol Na₂S₂O₅溶解于水配成1L溶液，该溶液pH=4.5．溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图．
（4）写出Na₂S₂O₅溶解于水的化学方程式Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；当溶液pH小于1后，溶液中H₂SO₃的浓度减小，其原因可能是亚硫酸不稳定，易分解生成二氧化硫，或亚硫酸被氧化．
（5）葡萄酒常用Na₂S₂O₅做抗氧化剂．1.90g Na₂S₂O₅最多能还原224mLO₂（标准状况）．
（6）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，加适量水溶解；滴加足量盐酸，振荡；再滴入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则该晶体已被氧化．

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，根据过滤操作需要用到的玻璃仪器答题；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）根据图可知，pH=4.5时，溶液中主要以亚硫酸氢根离子形式存在，据此书写水解方程式；当溶液pH小于1后，溶液中主要以亚硫酸形成存在，但亚硫酸不稳定，易分解生成二氧化硫，据此答题；
（5）用Na₂S₂O₅做抗氧化剂，能被氧化成Na₂SO₄，根据电子得失守恒可知关系式Na₂S₂O₅～O₂，根据关系可计算出氧气的体积；
（6）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；

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，应采取过滤操作，过滤操作需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯，
a．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，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．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确；
d．高锰酸钾溶液能吸收二氧化硫，但该装置不能防倒吸，故错误
e．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，故选c，
故答案为：玻璃棒、漏斗、烧杯；c；
（4）根据图可知，pH=4.5时，溶液中主要以亚硫酸氢根离子形式存在，所以水解方程式为Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃，当溶液pH小于1后，溶液中主要以亚硫酸形成存在，但亚硫酸不稳定，易分解生成二氧化硫或亚硫酸被氧化也会导致浓度小，
故答案为：Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；亚硫酸不稳定，易分解生成二氧化硫，或亚硫酸被氧化；
（5）1.90g Na₂S₂O₅的物质的量为$\frac{1.90}{190}$mol=0.01mol，用Na₂S₂O₅做抗氧化剂，能被氧化成Na₂SO₄，根据电子得失守恒可知关系式Na₂S₂O₅～O₂，所以能还原的氧气的物质的量为0.01mol，其体积为224mL，
故答案为：224；
（6）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，加适量水溶解；滴加足量盐酸，振荡；再滴入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则该晶体已被氧化，
故答案为：取少量Na₂S₂O₅晶体于试管中，加适量水溶解；滴加足量盐酸，振荡；再滴入氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则该晶体已被氧化；

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．