Question

6．次硫酸氫鈉甲醛（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）俗稱吊白塊，不穩定，120℃時會分解，在印染、醫藥以及原子能工業中有廣泛應用．以Na₂SO₃、SO₂、HCHO和鋅粉為原料制備次硫酸氫鈉甲醛的實驗裝置如圖所示：
實驗步驟：
步驟1：在三頸燒瓶中加入一定量Na₂SO₃和水，攪拌溶解，緩慢通入SO₂，至溶液pH 約為4，制得NaHSO₃溶液；
步驟2：將裝置A中導氣管換成橡皮塞．向燒瓶中加入稍過量的鋅粉和一定量甲醛溶液，在80～90℃下，反應約3h，冷卻至室溫，抽濾；
步驟3：將濾液真空蒸發濃縮，冷卻結晶．
（1）裝置B的燒杯中應加入的溶液是NaOH溶液；冷凝管中冷卻水從a（填“a”或“b”）口進水．
（2）A中多孔球泡的作用是增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率；
（3）寫出步驟2中發生反應的化學方程式NaHSO₃+HCHO+Zn+H₂O$\frac{\underline{\;80-90℃\;}}{\;}$NaHSO₂•HCHO+Zn（OH）₂；
（4）步驟3中在真空容器中蒸發濃縮的原因是防止溫度過高使產物分解，也防止氧氣將產物氧化；
（5）為了測定產品的純度，準確稱取2.0g樣品，完全溶于水配成100mL溶液，取20.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應后（已知I₂不能氧化甲醛，雜質不反應），加入BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重得到白色固體0.466g．M（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）=154g/mol．
①如何檢驗沉淀是否洗凈取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀，說明已經洗凈，若有白色沉淀，則未洗凈；
②則所制得的產品的純度為77%．

Answer 1

分析 （1）甲醛易溶于水，二氧化硫為酸性氧化物，有刺激性氣味且有毒，能和堿反應；冷凝管中冷卻水采用逆流的方法；
（2）反應物接觸面積越大反應速率越快；
（3）根據反應物、生成物和反應條件書寫方程式；
（4）NaHSO₂•HCHO•2H₂O不穩定，易被氧氣氧化；
（5）NaHSO₂•HCHO•2H₂O能被碘氧化生成硫酸根離子，同時碘被還原生成碘離子，硫酸根離子能和氯化鋇反應生成硫酸鋇白色沉淀；
①生成的硫酸鋇沉淀可能吸附有氯離子，用硝酸酸化的硝酸銀檢驗氯離子；
②根據S原子守恒得NaHSO₂•HCHO•2H₂O---SO₄^2----BaSO₄，根據該關系式計算樣品純度．

解答 解：（1）甲醛易溶于水，二氧化硫為酸性氧化物，有刺激性氣味且有毒，不能直接排空，但能和堿反應生成無毒物質，所以B中溶液應該是NaOH溶液，吸收未反應的二氧化硫和甲醛；冷凝管中冷卻水采用逆流的方法，所以b是出口、a是進口，故答案為：NaOH溶液；a；
（2）反應物接觸面積越大反應速率越快，A中多孔球泡能增大反應物接觸面積，從而提高反應速率，故答案為：增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率；
（3）根據反應物、生成物和反應條件書寫方程式為NaHSO₃+HCHO+Zn+H₂O$\frac{\underline{\;80-90℃\;}}{\;}$NaHSO₂•HCHO+Zn（OH）₂，故答案為：NaHSO₃+HCHO+Zn+H₂O$\frac{\underline{\;80-90℃\;}}{\;}$NaHSO₂•HCHO+Zn（OH）₂；
（4）NaHSO₂•HCHO•2H₂O不穩定，易被氧氣氧化，為防止被氧氣氧化，所以步驟3中在真空容器中蒸發濃縮，故答案為：氧氣將產物氧化；
（5）NaHSO₂•HCHO•2H₂O能被碘氧化生成硫酸根離子，同時碘被還原生成碘離子，硫酸根離子能和氯化鋇反應生成硫酸鋇白色沉淀；
①生成的硫酸鋇沉淀可能吸附有氯離子，用硝酸酸化的硝酸銀檢驗氯離子，其檢驗方法是取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀，說明已經洗凈，若有白色沉淀，則未洗凈，故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀，說明已經洗凈，若有白色沉淀，則未洗凈；
②根據S原子守恒得NaHSO₂•HCHO•2H₂O---SO₄^2----BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{0.466g}{233g/mol}$=0.002mol，根據原子守恒知，20.00mL配制的溶液中含有n（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）=n（BaSO₄）=0.002mol，則100mL該溶液中含有n（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）=0.002mol×5=0.01mol，m（NaHSO₂•HCHO•2H₂O）=0.01mol×154g/mol=1.54g，
樣品純度=$\frac{1.54g}{2.0g}$×100%=77%，
故答案為：77%．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，側重考查學生實驗操作、實驗評價及化學基本計算，明確實驗原理、物質性質、實驗操作規范性是解本題關鍵，注意（1）中冷凝管水流方向，為易錯點．