Question

20．葡萄酒常用Na₂S₂O₅做抗氧化劑． 
（1）1.90g Na₂S₂O₅最多能還原224mLO₂（標準狀況）． 
（2）0.5mol Na₂S₂O₅溶解于水配成1L溶液，該溶液pH=4.5．溶液中部分微粒濃度隨溶液酸堿性變化如圖所示． 
寫出Na₂S₂O₅溶解于水的化學方程式Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；當溶液pH小于1后，溶液中H₂SO₃的濃度變小，其原因可能是亞硫酸不穩定，易分解生成二氧化硫，或亞硫酸被氧化． 
已知：KK_sp[BaSO₄]=1×10^-10，KK_sp[BaSO₃]=5×10^-7．把部分被空氣氧化的該溶液pH調為10，向溶液中滴加BaCl₂使SO₄^2-沉淀完全[c（SO₄^2-）≤1×10^-5mol•L^-1]，此時溶液中c（SO₃^2-）≤0.05mol•L^-1． 
（3）葡萄酒樣品中抗氧化劑的殘留量測定（已知：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI）：準確量取100.00mL葡萄酒樣品，加酸蒸餾出抗氧化劑成分．取餾分于錐形瓶中，滴加少量淀粉溶液，用物質的量濃度為0.0225mol•L^-1標準I₂溶液滴定至終點，消耗標準I₂溶液16.02mL．重復以上操作，消耗標準I₂溶液15.98mL．計算葡萄酒樣品中抗氧化劑的殘留量 （單位：mg•L^-1，以SO₂計算，請給出計算過程．）

Answer 1

分析 （1）在Na₂S₂O₅與O₂的反應中，硫從+4價升為+6價，氧從0價降為-2價，根據電子得失守恒進行計算；
（2）根據圖可知，pH=4.5時，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，據此書寫水解方程式；當溶液pH小于1后，溶液中主要以亞硫酸形成存在，但亞硫酸不穩定，易分解生成二氧化硫，根據K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可計算出需要放熱c（Ba²⁺），進而計算最大濃度c（SO₃^2-），據此答題；
（3）根據反應SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，由碘的物質的量可計算出二氧化硫的物質的量，根據硫元素守恒再換算成Na₂S₂O₅，由此計算葡萄酒樣品中抗氧化劑的殘留量．

解答 解：（1）在Na₂S₂O₅與O₂的反應中，硫從+4價升為+6價，氧從0價降為-2價，1.90g Na₂S₂O₅的物質的量為0.01mol，根據電子得失守恒可知能還原氧氣的物質的量為0.01mol，即標準狀況224mL，
故答案為：224；
（2）根據圖可知，pH=4.5時，溶液中主要以亞硫酸氫根離子形式存在，所以水解方程式為Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃，當溶液pH小于1后，溶液中主要以亞硫酸形成存在，但亞硫酸不穩定，易分解生成二氧化硫或亞硫酸被氧化也會導致濃度小，
根據K_sp[BaSO₄]=c（Ba²⁺）•c（SO₄^2-），可知需要c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-5mol•L^-1，則溶液中SO₃^2-的最大濃度c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{3}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{5×1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}$=0.05mol•L^-1，
故答案為：Na₂S₂O₅+H₂O=2NaHSO₃；亞硫酸不穩定，易分解生成二氧化硫，或亞硫酸被氧化；0.05；
（3）根據題意可知，消耗標準I₂溶液的體積為$\frac{15.98mL+16.02mL}{2}$=16.0mL，所以I₂的物質的量為16.0×10^-3L×0.0225mol•L^-1=3.6×10^-4mol，根據反應SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，可知二氧化硫的物質的量為3.6×10^-4mol，SO₂的質量為64g/mol×3.6×10^-4mol=23.04mg，所以葡萄酒樣品中抗氧化劑的殘留量為$\frac{23.04mg}{0.1L}$=230.4mg•L^-1，答：殘留量為230.4mg•L^-1．

點評 本題考查圖象分析、物質含量的測定、氧化還原反應滴定等，難度中等，明確實驗原理是解本題關鍵，根據物質的性質分析解答，注意元素化合物知識的積累和靈活運用．