Question

【題目】次硫酸氫鈉甲醛(aNaHSO2bHCHOcH2O)俗稱吊白塊，在印染、醫藥以及原子能工業中應用廣泛。某化學興趣小組以Na2SO3、SO2、HCHO和鋅粉為原料制備次硫酸氫鈉甲醛。已知次硫酸氫鈉甲醛易溶于水，微溶于乙醇，具有強還原性，且在120℃以上會發生分解。實驗裝置(如圖1所示)及步驟如下：

I.在三頸燒瓶中加入一定量的Na2SO3和水，攪拌溶解后緩慢通入SO2，制得NaHSO3溶液。

II.將裝置A中導氣管換成橡皮塞。向三頸燒瓶中加入稍過量的鋅粉和一定量37%的甲醛溶液，不斷攪拌，在80～90℃左右的水浴中反應約3h后趁熱過濾，試劑X洗滌。

III.將濾液蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾；往濾液中加入適量試劑Y，析出晶體，過濾；合并濾渣，試劑Z洗滌，干燥得到產品。

請回答下列問題：

（1）Na2SO3水溶液中，含硫微粒H2SO3、HSO3-、SO32-隨pH的分布如圖2所示，則步驟I中確定何時停止通SO2的實驗操作為___。

（2）下列說法中正確的是___。

A.B中燒杯中盛放的試劑可以是NaOH溶液

B.試劑Y是無水乙醇；試劑X與試劑Z都是乙醇的水溶液

C.冷凝管內冷凝回流的主要物質是HCHO

D.步驟III中所選擇的干燥操作應為真空干燥

（3）步驟II中的水浴加熱相比于與酒精燈直接加熱，除了有使三頸燒瓶受熱更均勻、較低溫度下減少產物的分解之外，還有___的優點。化學興趣小組的同學為完成所設計的實驗，除圖1中裝置儀器外，還需要使用到的儀器有___。

（4）步驟III中蒸發濃縮時應注意的問題有___(并簡要說明理由)。

（5）AHMT分光光度法常用于測定溶液樣本中甲醛的濃度。其原理是：甲醛與AHMT溶液在堿性條件下縮合后，經高碘酸鉀氧化成一種紫紅色化合物，其對特定波長光的吸收程度(即色澤深淺)與甲醛在一定濃度范圍內成正比。現測得該紫紅色化合物的吸光度A與HCHO標準溶液的濃度關系如圖3所示：

該化學興趣小組的同學設計了如下實驗確定次硫酸氫鈉甲醛的組成：

I.準確稱取1.5400g樣品，完全溶于水配制成100mL溶液

II.取25.00mL所配溶液經AHMT分光光度法測得溶液吸光度A=0.4000

III.另取25.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應后，再加入BaCl2溶液充分反應，得到0.5825g白色沉淀。其反應原理為：

aNaHSO2bHCHOcH2O+I2→NaHSO4+HI+HCHO+H2O(未配平)。

①通過計算可知次硫酸氫鈉甲醛的化學式為___。

②結合三頸燒瓶內發生的合成反應產物分析，題干的步驟II中，不斷攪拌的目的為：___。

③若向吊白塊溶液中加入氫氧化鈉，甲醛會發生自身氧化還原反應，生成兩種含氧有機物。寫出該反應的離子方程式___。

Answer 1

【答案】測量溶液的pH，若溶液的pH約為4，則停止通入SO2 ACD 更易控制反應溫度在80℃90℃或更有利于SO2在水中的溶解 溫度計 應在真空容器中蒸發濃縮，真空降低水的沸點，防止溫度過高產品分解，真空也可防止氧氣氧化產物 NaHSO2·HCHO·2H2O 合成反應生成的Zn(OH)2會附著在鋅粉表面，阻止反應進一步進行 OH-+2HCHO=HCOO-+CH3OH

【解析】

(1) 根據圖象分析溶液的pH和溶液中含硫微粒的主要存在形式，據此回答；

(2) 該步為次硫酸氫鈉甲醛的制備，根據它的性質：易溶于水，微溶于乙醇，具有強還原性，且在120℃以上會發生分解，考慮如何洗滌、干燥，B裝置為尾氣處理裝置，甲醛容易揮發，據此回答；

(3)根據水浴加熱的特點和二氧化硫的相關性質回答該問；

(4)在蒸發濃縮時特別注意次硫酸氫鈉甲醛在120℃以上會發生分解；

(5)根據圖象分析甲醛的量，根據硫原子守恒確定NaHSO2的量，再根據質量守恒確定水的量，據此求出次硫酸氫鈉甲醛的化學式，其它根據題給信息回答即可。

由圖2可知，當pH約為4時，溶液中含硫的微粒主要是，故可測量溶液的pH，若溶液的pH約為4，則停止通入；

裝置B為尾氣處理，可用NaOH溶液來吸收等有毒氣體，故A正確；

B.次硫酸氫鈉甲醛易溶于水，微溶于乙醇，故不能用乙醇的水溶液進行洗滌，避免造成產品溶解而損失，故B錯誤；

C.甲醛易揮發，冷凝回流，提高其利用率，故C正確；

D.次硫酸氫鈉甲醛受熱易分解，則應選擇真空干燥，故D正確；

水浴加熱，除了有使三頸燒瓶受熱更均勻、較低溫度下減少產物的分解之外，還有更易控制反應溫度在或更有利于在水中的溶解；還需要溫度計測量溫度；

步驟III中蒸發濃縮時應注意的問題有：應在真空容器中蒸發濃縮，真空降低水的沸點，防止溫度過高產品分解，真空也可防止氧氣氧化產物；

由圖可知，則100mL溶液中；白色沉淀為硫酸鋇，其物質的量為，則100mL溶液中，則樣品中含，，則的物質的量為：，則a：b：：：：1：2，則次硫酸氫鈉甲醛的化學式為；

在步驟II中，合成反應生成的會附著在鋅粉表面，阻止反應進一步進行；

加入氫氧化鈉，甲醛會發生自身氧化還原反應，生成兩種含氧有機物，可知其反應的離子方程式為。