Question

14．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化劑之一．某研究小組進行如下實驗：
實驗一   焦亞硫酸鈉的制取
采用圖1裝置（實驗前已除盡裝置內的空氣）
制取Na₂S₂O₅．裝置 II中有Na₂S₂O₅晶體析出，發生的反應為：Na₂SO₃+SO₂=Na₂S₂O₅
（1）裝置 I中產生氣體的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是過濾．
（3）裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置（夾持儀器已略去）為d （填序號）．
實驗二     焦亞硫酸鈉的性質
Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃．
（4）證明NaHSO₃溶液中HSO₃^- 的電離程度大于水解程度，可采用的實驗方法是ae （填序號）．
a．測定溶液的pH     b．加入Ba（OH）₂溶液   c．加入鹽酸   d．加入品紅溶液
e．用藍色石蕊試紙檢測
（5）檢驗Na₂S₂O₅晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成．
實驗三  葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定
（6）葡萄酒常用Na₂S₂O₅作抗氧化劑．測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量（以游離SO₂計算）的方案如下：
葡萄酒樣品100.00mL$→_{蒸餾}^{鹽酸}$餾分$→_{用0.01000mol•L-}^{運動條件，淀粉溶液}$溶液出現藍色后，30s不褪色
（已知：滴定時反應的化學方程式為SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI）
①按上述方案實驗，消耗標準I₂溶液25.00mL，該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量（以游離SO₂計算）為0.16 g•L^-1．
②在上述實驗過程中，若有部分HI被空氣氧化，則測得結果偏低（填“偏高”“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由裝置Ⅱ中發生的反應可知，裝置Ⅰ中產生的氣體為SO₂，亞硫酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、二氧化硫與水；
（2）裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，分離固體與液態，應采取過濾操作；
（3）裝置Ⅲ用于處理尾氣，吸收為反應的二氧化硫，應防止倒吸，且不能處于完全密閉環境中；
（4）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，故檢驗溶液呈酸性即可；
（5）Na₂S₂O₅晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根即可；
（6）①由消耗碘的量，結合SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI計算二氧化硫的質量，進而計算濃度；
②若有部分HI被空氣氧化，則消耗碘的量偏小，故測定二氧化硫的量偏小．

解答 解：（1）由裝置Ⅱ中發生的反應可知，裝置Ⅰ中產生的氣體為SO₂，亞硫酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、二氧化硫與水，反應方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，分離固體與液態，應采取過濾進行分離，
故答案為：過濾；
（3）a．裝置應將導管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但為密閉環境，裝置內壓強增大易產生安全事故，故錯誤；
b．該裝置吸收二氧化硫能力較差，且為密閉環境，裝置內壓強增大易產生安全事故，故錯誤；
c．該裝置不能吸收二氧化硫，所以無法實現實驗目的，故錯誤；
d．該裝置中氫氧化鈉與二氧化硫反應，可以吸收，且防止倒吸，故正確；
故答案為：d；
（4）NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，測定溶液的pH，可以確定溶液酸堿性，酸性溶液可以使濕潤藍色石蕊試紙變紅，所以能用測定溶液pH值、濕潤的藍色石蕊試液檢驗，而加入Ba（OH）₂溶液、HCl溶液、品紅溶液都不能說明溶液呈酸性，故選ae；
故答案為：ae；
（5）Na₂S₂O₅中S元素的化合價為+4價，因此會被氧化為為+6價，即晶體在空氣中易被氧化為Na₂SO₄，用鹽酸、氯化鋇溶液檢驗樣品中是否含有硫酸根即可，實驗方案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成，
故答案為：取少量Na₂S₂O₅晶體于試管中，加入適量水溶解，滴加鹽酸，振蕩，再滴加氯化鋇溶液，有白色沉淀生成；
（6）①令100mL葡萄酒中二氧化硫的質量為mg，則：
SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI
64g     1mol       
mg    0.025L×0.01mol/L
所以，64g：mg=1mol：0.025L×0.01mol/L，
解得m=0.016
故該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量（以游離SO₂計算）為$\frac{0.016g}{0.1L}$=0.16 g/L
故答案為：0.16；
②若有部分HI被空氣氧化，則消耗碘的量偏小，故測定二氧化硫的量偏小，則測定結果偏低，
故答案為：偏低．

點評 本題考查物質的制備實驗、實驗方案設計、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．