Question

Na₂SO₃是抗氧剂，在空气中由于易被氧化而变质．某同学为了证明Na₂SO₃有还原性，从一瓶实验室长期存放的Na₂SO₃固体中取出少量溶于水，并滴入一定量的烧碱溶液和少许溴水，振荡后溶液变为无色．
（1）写出碱性溶液中Br₂和Na₂SO₃反应的离子方程式

 

．
（2）反应后的溶液应含有SO₃^2-、SO₄^2-、Br^-、OH^-等阴离子，下表是某同学鉴定其中SO₃^2-、SO₄^2-和Br^-的实验报告，请填写该同学实验报告中未填完的部分．限选试剂：2mol?L^-1HCl；1mol?L^-1 H₂SO₄；l mol?L^-1BaCl₂；l mol?L^-1Ba（NO₃）₂；1mol?L^-1 KMnO₄、CCl₄；新制饱和氯水；品红溶液．

编号	实验操作	预期现象和结论
步骤①	取少量待测液加入试管中，加入过量的2mol?L-1盐酸，再滴加适量l mol?L-1BaCl2溶液．	有白色沉淀生成，证明待测液中含SO42-．
步骤②
步骤③

（3）该同学为了测定上述Na₂SO₃的纯度，现取10.00克试样配成250ml溶液．取出25.00ml所配溶液，用0.1000mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定至终点．重复操作三次，每次消耗0.1000mol/L KMnO₄溶液体积见下表．反应离子方程式为：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O

序   号	所取Na2SO3溶液的体积	终点消耗KMnO4溶液的体积
1	25.00ml	20.02ml
2	25.00ml	21.80ml
3	25.00ml	19.98ml

①计算实验测得该晶体中Na₂SO₃的质量分数．
②下列操作会导致测定结果偏高的是

 

A．未用标准浓度的酸性KMnO₄溶液润洗滴定管    
B．滴定前锥形瓶未干燥
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡
D．不小心将少量酸性KMnO₄溶液滴在锥形瓶外
E．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）Na₂SO₃和溴发生氧化还原反应；
（2）检验SO₄^2-，可用硝酸酸化的BaCl₂；检验Br^-，可用氯水，加入四氯化碳后，根据四氯化碳层的颜色进行判断；检验SO₃^2-，取少量待测液于试管中，加入过量盐酸，再滴入2滴品红观察溶液的颜色是否变红来确定；
（3）①根据化学反应的离子方程式结合百分含量是亚硫酸钠质量和样品质量的比值来计算；
②误差分析：看错误操作如何影响消耗高锰酸钾的体积．

解答： 解：：（1）取少量Na₂SO₃固体中溶于水，滴入一定量的烧碱溶液和少许溴水，振荡后溶液变为无色，说明溴单质已经反应，溴单质具有氧化性，亚硫酸根离子具有还原性，亚硫酸根离子被溴单质氧化为硫酸根，且溶液呈碱性，写出离子方程式为：SO₃^2-+Br₂+2OH^-=H₂O+SO₄^2-+2Br^-；
故答案为：SO₃^2-+Br₂+2OH^-=H₂O+SO₄^2-+2Br^-；
（2）步骤①为：检验SO₄^2-，先酸化，因溶液中可能含有SO₃^2-，故不能用硝酸酸化，因为硝酸能将SO₃^2-氧化为SO₄^2-影响SO₄^2-的检验，且盐酸一定过量，否则OH^-会影响SO₄^2-的检验；
检验Br^-可用氯水，但是氯水会和碱反应，故检验实验需要在酸性环境中进行，可取出步骤①中适量上层清液于试管中（步骤①中的溶液呈酸性），加入适量氯水，观察溶液的颜色．（若再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色也可）；或另取少量待测液加入试管中，加入足量的2 mol?L^-1盐酸直到不产生气泡为止，再加入少量氯水，观察溶液的颜色．（若再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色也可），如溶液呈橙黄色，证明待测液中含Br^-（下层液体呈橙红色，证明待测液中含Br^-）．
检验SO₃^2-，取少量待测液于试管中，加入过量2mol/L盐酸，再滴入2滴品红观察溶液的颜色是否变红来确定，若变红，则含有亚硫酸根离子，反之不含；
或者检查步骤①中是否溶有二氧化硫；
故答案为：

	实验操作	预期现象与结论
步骤，②：	方法1：取出步骤①中适量上层清液于试管中，加入适量氯水，观察溶液的颜色．（若再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色也可）	溶液呈橙黄色，证明待测液中含Br-． （下层液体呈橙红色，证明待测液中含Br-．）
	方法2：另取少量待测液加入试管中，加入足量的2 mol?L-1盐酸直到不产生气泡为止，再加入少量氯水，观察溶液的颜色．（2分）（若再加入四氯化碳，振荡，静置后观察颜色也可）	溶液呈橙黄色，证明待测液中含Br-． （下层液体呈橙红色，证明待测液中含Br-．）
步骤③：	方法1：取出步骤①中适量上层清液于试管中，滴入2滴品红，观察溶液的颜色．	红色褪去，则存在SO32-，红色不褪去，则不存在SO32-．
	方法2：另取少量待测液加入试管中，加入过量2mol/L盐酸，再滴入2滴品红观察溶液的颜色．	红色褪去，则存在SO32-，红色不褪去，则不存在SO32-．

说明：步骤③只加盐酸，观察有无气泡产生，不给分．
（3）①分析三组数值知，第2组实验误差较大，应该舍弃，故滴定25mlNa₂SO₃溶液，消耗KMnO₄溶液的体积=

20.02ml+19.98ml

2

=20.00ml，
由2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O知：
2MnO₄^-～～～5SO₃^2-～～～5Na₂SO₃
2mol                  5×126g
20.00×10^-3×0.1         m
解得：m=6.300g，
该晶体中Na₂SO₃的质量分数=

6.3g

10.00g

×100%=63.00%；
②误差分析：看错误操作如何影响消耗高锰酸钾的体积：
A．未用标准浓度的酸性KMnO₄溶液润洗滴定管，则消耗的高锰酸的体积会增大，导致测定结果偏高；
B．滴定前锥形瓶未干燥，对消耗的高锰酸的体积无影响，结果不影响测定；
C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，对高锰酸的体积读书偏大，导致测定结果偏高；
D．不小心将少量酸性KMnO₄溶液滴在锥形瓶外，则消耗的高锰酸的体积会增大，导致测定结果偏高；
E．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视读数，比实际用量偏低导致结果偏低；
故答案为：①63.00%；②ACD．

点评：本题综合考查化学实验方案的设计，侧重于对学生实验能力的考查，为高考常见题型，注意相要把握实验方案的严密性，计算时要注意数据的取舍，难度大．