Question

7．（某化學興趣小組欲探究含硫物質的性質及制備．
【探究一】用下面的裝置如圖1和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強弱：

裝置連接順序為A、C、B、E、D、F（用字母表示），其中裝置C的作用是除去HCl氣體．
【探究二】
（1）某小組同學為探究SO₂的漂白性性質，用如圖2所示裝置進行實驗，觀察到如下現象：i中紅色褪去；ii中無變化．堿石灰的作用除了吸收尾氣外還有防止空氣中的水蒸氣進入H中干擾實驗的作用．從實驗中可知使品紅的水溶液褪色的微�？赡苁荋₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-．
（2）該小組同學又對SO₂與氯水的反應進行探究．
①用注射器吸入一定量的飽和氯水和SO₂，振蕩，靜置，再吸入少量品紅溶液，發(fā)現品紅溶液不褪色．②改變氯水用量，重復①操作，發(fā)現品紅溶液紅色褪去，你認為②中品紅溶液褪色的原因可能是過量氯水將品紅氧化漂白或過量SO₂與品紅結合成無色物質． 設計一個實驗（說明操作方法、現象及結論）來驗證你的假設將實驗②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無紅色出現，原因為前者，反之則為后者．
【探究三】連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）俗稱保險粉，廣泛用于紡織工業(yè)的還原性染色、清洗、印花、脫色以及織物的漂白等．制取保險粉通常需要二氧化硫．
（1）制取Na₂S₂O₄常用甲酸鈉法．控制溫度70-80℃，在甲醇溶液（溶劑）中溶解甲酸鈉（HCOONa），再滴加Na₂CO₃溶液同時通SO₂維持溶液酸性，即可生成Na₂S₂O₄，反應的離子方捏式2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂．
（2）測定保險粉純度．Na₂S₂O₄屬于強還原劑，暴露于空氣中易被氧氣氧化．Na₂S₂O₄遇KMnO₄酸性溶液發(fā)生反應：5Na₂S₂O₄+6KMnO₄+4H₂SO₄═5Na₂SO₄+3K₂SO₄+6MnSO₄+4H₂O．稱取5.0g Na₂S₂O₄樣品溶于冷水中，配成100mL溶液，取出10mL該溶液于錐形瓶中，用0.10mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定．重復上述操作2次，平均消耗KMnO₄溶液21.00mL．則該樣品中Na₂S₂O₄的質量分數為60.9% （雜質不參與反應）．

Answer 1

分析 【探究一】（1）次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結合碳酸酸性比HClO強堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中．
【探究二】（1）實驗目的是驗證干燥的二氧化硫能否漂白品紅，應避免空氣中水蒸氣加入，SO₂對環(huán)境有污染，需要尾氣處理；SO₂不能使品紅的乙醇溶液褪色，而其水溶液可以，使品紅褪色的微粒含有S元素；
（2）當氯氣或者二氧化硫多余時，溶液具有漂白性；二氧化硫的漂白具有加熱可恢復性，據此分析；
【探究三】（1）二氧化硫與甲酸鈉在堿性條件下反應得到Na₂S₂O₄、二氧化碳與水；
（2）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：【探究一】（1）次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強弱，先驗證亞硫酸酸性比碳酸強，再結合碳酸酸性比HClO強堿性判斷．A裝置制備二氧化硫，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的二氧化硫中混有HCl，用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl，再通過碳酸氫鈉溶液，可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強，用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品紅溶液檢驗二氧化碳中二氧化硫是否除盡，再通入F中，則：裝置連接順序為A、C、B、E、D、F，其中裝置C的作用是除去HCl氣體，
故答案為：A、C、B、E、D、F；除去HCl氣體；
【探究二】（1）實驗目的是驗證干燥的二氧化硫能否漂白品紅，應避免空氣中水蒸氣加入，SO₂對環(huán)境有污染，需要吸收處理，故堿石灰的作用是防止空氣中的水蒸氣進入H中干擾實驗，吸收二氧化硫防污染，SO₂不能使品紅褪色，而其水溶液可以，因此使品紅褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣進入H中干擾實驗；H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-；
（2）當氯氣或者二氧化硫多余時，過量氯水將品紅氧化漂白或過量SO₂與品紅結合成無色物質；因為二氧化硫的漂白具有加熱可恢復性，故將實驗②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無紅色出現，原因為前者，反之則為后者；
故答案為：過量氯水將品紅氧化漂白或過量SO₂與品紅結合成無色物質；將實驗②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無紅色出現，原因為前者，反之則為后者；
【探究三】（1）Na₂CO₃溶液顯堿性，二氧化硫與甲酸鈉在堿性條件下反應，離子反應為：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
故答案為：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
（2）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           21×10^-3  L×0.1mol/L
則3.0g 樣品中Na₂S₂O₄的質量分數為=$\frac{\frac{5×21×1{0}^{-3}×0.1}{6}×174×10}{5}$×100%=60.9%；
故答案為：60.9%．

點評 本題考查物質制備實驗，關鍵是對原理的理解，涉及氧化還原反應、對裝置的分析評價、物質的分離提純等，側重考查學生綜合運用知識解決問題能力，題目難度中等．