Question

16．保險粉（Na₂S₂O₄）有極強的還原性，遇熱水或潮濕空氣會分解發熱，但在堿性環境下較穩定．回答下列問題：
（1）二氧化硫的制備

①二氧化硫的發生裝置可以選擇圖中的A（填大寫字母），反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
②欲收集一瓶干燥的二氧化硫，選擇圖中的裝置，其接口的連接順序為發生裝置→g→h→e→f→i（e）．（按氣流方向，用小寫字母表示）
（2）保險粉的制備
在35-45℃下，將SO₂氣體通入鋅粉一水懸浮液中（如圖），使之發生反應生成ZnS₂O₄；待反應完全后，移走恒溫水浴裝置并冷卻至室溫，向三頸燒瓶中加人18%的NaOH溶液，使之發生反應生成Na₂S₂O₄和Zn（OH）₂；經一系列操作后得到無水Na₂S₂O₄樣品．
①實驗開始時，應先關閉止水夾K₃、打開K₁和K₂，通入一段時間SO₂，其原因是排除裝置中的氧氣．
②通過觀察三頸燒瓶（或裝置G）中通入二氧化硫導管中的氣泡數，調節止水夾K₁來控制SO₂的流速．
③由ZnS₂O₄生成Na₂S₂O₄的化學方程式為ZnS₂O₄+2NaOH=Na₂S₂O₄+Zn（OH）₂↓．
（3）稱取2.0gNa₂S₂O₄樣品溶于冷水中，配成100mL吐溶液，取出10mL該溶液于試管中，用0.10mol/L的KMnO₄溶液滴定（滴定至終點時產物為Na₂SO₄和MnSO₄），重復上述操作2次，平均消耗溶液12.00mL．則該樣品中Na₂S₂O₄的質量分數為87%（雜質不參與反應）．

Answer 1

分析 （1）實驗室用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制備二氧化硫，選擇A裝置，用濃硫酸干燥二氧化硫，為干燥充分，導氣管長進短出，則a連接g連接h，二氧化硫的密度比空氣大，故導氣管深入集氣瓶底部，再連接e連接f，二氧化硫不能排放至空氣中，用堿性試劑吸收；
（2）①裝置中有氧氣會干擾后面的實驗；
②通過觀察三頸燒瓶（或裝置G）中通入二氧化硫導管中的氣泡數控制硫酸的滴入速度，調節止水夾K₁來控制SO₂的流速；
③合成保險粉的反應物為ZnS₂O₄和NaOH，結合質量守恒書寫方程式；
（3）根據5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，計算樣品中Na₂S₂O₄的質量，據此計算樣品中Na₂S₂O₄的質量分數．

解答 解：（1）①實驗室用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制備二氧化硫，選擇A裝置，化學方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
故答案為：A；Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
②A裝置制備二氧化硫，用濃硫酸干燥二氧化硫，為干燥充分，導氣管長進短出，則a連接g連接h，二氧化硫的密度比空氣大，故導氣管深入集氣瓶底部，再連接e連接f，二氧化硫不能排放至空氣中，用堿性試劑吸收；
故答案為：g，h，e，f，i（e）；
（2）①裝置中有氧氣會氧化鋅，所以原因為：排除裝置中的氧氣；
故答案為：排除裝置中的氧氣；
②通過觀察三頸燒瓶（或裝置G）中通入二氧化硫導管中的氣泡數控制硫酸的滴入速度，調節止水夾K₁來控制SO₂的流速；
故答案為：三頸燒瓶（或裝置G）中通入二氧化硫導管中的氣泡數；
③合成保險粉的反應物為ZnS₂O₄和NaOH，生成Na₂S₂O₄和Zn（OH）₂，反應的方程式為ZnS₂O₄+2NaOH=Na₂S₂O₄+Zn（OH）₂↓；
故答案為：ZnS₂O₄+2NaOH=Na₂S₂O₄+Zn（OH）₂↓；
（3）Na₂S₂O₄與KMnO₄反應產物為Na₂SO₄和MnSO₄，則硫元素共升高6價，錳元素共降低5價，化合價升降應相同，故關系為5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，
                               5           6 
                               n           12×10-3L×0.1mol/L
則2 g樣品中Na₂S₂O₄的質量分數為=$\frac{5×12×1{0}^{-3}×0.1÷6×174×10}{2}×100%$=87%；
故答案為：87%．

點評 本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生知識綜合應用、根據實驗目的及物質的性質進行排列順序、實驗基本操作能力及計算，綜合性較強，注意把握物質性質以及對題目信息的獲取于使用，難度中等．