Question

【題目】保險粉(Na2S2O4)廣泛應用于造紙、印染、環保、醫藥等行業。該物質具有強還原性，在空氣中易被氧化，受熱易分解，在堿性條件下比較穩定，易溶于水、不溶于乙醇。保險粉可以通過 NaHSO3與NaBH4反應制取。請按要求回答下列問題：

I．NaHSO3溶液的制備

(1)上圖儀器a的名稱___________；裝置C中反應后溶液pH=4.1，則發生反應的化學方程式為___________。

II．保險粉的制備

打開下圖(部分裝置已省略)中活塞K1通入氮氣，一段時間后，關閉K1，打開恒壓滴液漏斗活塞向裝置E中滴入堿性NaBH4溶液，在30-40℃下充分反應。向反應后的溶液中加入乙醇，經冷卻結晶、過濾得到Na2S2O4·2H2O晶體，再用乙醇洗滌、真空烘干脫去晶體結晶水得到保險粉。

(2)反應產物中有NaBO2，無氣體。寫出E中發生反應的化學方程式___________。

(3)通入氮氣的作用是______________________。

(4)使用乙醇洗滌Na2S2O4·2H2O晶體的優點：______________________。

(5)對裝置E的加熱方式最好采用______________________。

Ⅲ．保險粉的純度測定

(6)稱取2.0g Na2S2O4樣品溶于冷水配成200mL溶液，取出25.00mL該溶液于錐形瓶中，用0.10mol/L堿性K3[Fe(CN)6]標準溶液滴定，原理為：4[Fe(CN)6]3-+2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O，用亞甲基藍為指示劑，達到滴定終點時消耗標準溶液24.00mL，則樣品中Na2S2O4的質量分數為___________(雜質不參與反應)(計算結果精確至0.1%)。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2 NaBH4+8NaHSO3NaBO2+4Na2S2O4+6H2O 將裝置E中空氣趕出，防止NaHSO3 (或Na2S2O4)被氧化 減少保險粉的溶解損失(并有利于干燥) 水浴加熱 83.5%

【解析】

I.在燒瓶中H2SO4與Na2SO3發生復分解反應制取SO2氣體，產生的氣體通過安全瓶后進入到三頸燒瓶中，與NaOH、Na2CO3溶液發生反應制取得到NaHSO3；SO2是大氣污染物，在排放前要用NaOH溶液進行尾氣處理；

II.將上述制得的NaHSO3放入三頸燒瓶E中，與恒壓滴液漏斗中加入的NaBH4發生反應產生NaBO2、Na2S2O4及水，為防止空氣將NaHSO3 或制取得到Na2S2O4氧化，在反應前先向裝置中通入N2或惰性氣體；為使反應溫度在30-40℃下進行，可利用水浴加熱的溫度便于控制及受熱均勻的特點，進行水浴加熱；為減小洗滌Na2S2O4·2H2O晶體時造成的損失，可用無水乙醇進行洗滌；

III. 用亞甲基藍為指示劑，根據反應4[Fe(CN)6]3-+2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O中K3[Fe(CN)6]與Na2S2O4的物質的量關系，計算出Na2S2O4的質量，再根據物質的含量計算方法得到樣品中Na2S2O4的質量分數。

(1)根據上圖儀器a的結構可知a儀器的名稱是三頸燒瓶；A裝置產生的SO2氣體在C中與容器中的NaOH、Na2CO3發生反應，反應后溶液pH=4.1<7，溶液顯酸性，說明得到的是NaHSO3，則發生反應的化學方程式為2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2；

(2)在裝置E中，NaHSO3與由恒壓滴液漏斗中加入的NaBH4發生反應產生NaBO2、Na2S2O4及水，根據電子守恒、原子守恒，可得E中發生反應的化學方程式為：NaBH4+8NaHSO3 NaBO2+4Na2S2O4+6H2O；

(3)在裝置內的空氣中含有的氧氣具有氧化性，容易將反應物NaHSO3氧化，也容易將反應產生的Na2S2O4氧化，所以為防止發生氧化反應，要先通入N2，將裝置內的空氣排出，因此通入氮氣的作用是將裝置E中空氣趕出，防止NaHSO3 (或Na2S2O4)被氧化；

(4)從溶液中析出的Na2S2O4·2H2O晶體表面有雜質離子，為將雜質洗去，同時降低物質由于洗滌溶解晶體造成的損失，同時便于晶體的干燥，要使用乙醇洗滌Na2S2O4·2H2O；

(5)在裝置E中發生反應NaBH4+8NaHSO3 NaBO2+4Na2S2O4+6H2O，溫度在30-40℃下進行，溫度低于水的沸點100℃，為便于控制溫度及水浴加熱具有受熱均勻的特點，可采用水浴加熱的方式；

(6)根據4[Fe(CN)6]3-+2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O可知n(Na2S2O4)=n(K3[Fe(CN)6])=×0.10mol/L×0.024L×=9.6×10-3mol，m(Na2S2O4)= n(Na2S2O4)×M=9.6×10-3mol×174g/mol=1.6704g，則樣品中Na/span>2S2O4的質量分數為(1.6704g÷2.0g)×100%=83.5%。