Question

【题目】次硫酸氢钠甲醛(aNaHSO2bHCHOcH2O)俗称吊白块，在印染、医药以及原子能工业中应用广泛。某化学兴趣小组以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛。已知次硫酸氢钠甲醛易溶于水，微溶于乙醇，具有强还原性，且在120℃以上会发生分解。实验装置(如图1所示)及步骤如下：

I.在三颈烧瓶中加入一定量的Na2SO3和水，搅拌溶解后缓慢通入SO2，制得NaHSO3溶液。

II.将装置A中导气管换成橡皮塞。向三颈烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量37%的甲醛溶液，不断搅拌，在80～90℃左右的水浴中反应约3h后趁热过滤，试剂X洗涤。

III.将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；往滤液中加入适量试剂Y，析出晶体，过滤；合并滤渣，试剂Z洗涤，干燥得到产品。

请回答下列问题：

（1）Na2SO3水溶液中，含硫微粒H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图2所示，则步骤I中确定何时停止通SO2的实验操作为___。

（2）下列说法中正确的是___。

A.B中烧杯中盛放的试剂可以是NaOH溶液

B.试剂Y是无水乙醇；试剂X与试剂Z都是乙醇的水溶液

C.冷凝管内冷凝回流的主要物质是HCHO

D.步骤III中所选择的干燥操作应为真空干燥

（3）步骤II中的水浴加热相比于与酒精灯直接加热，除了有使三颈烧瓶受热更均匀、较低温度下减少产物的分解之外，还有___的优点。化学兴趣小组的同学为完成所设计的实验，除图1中装置仪器外，还需要使用到的仪器有___。

（4）步骤III中蒸发浓缩时应注意的问题有___(并简要说明理由)。

（5）AHMT分光光度法常用于测定溶液样本中甲醛的浓度。其原理是：甲醛与AHMT溶液在碱性条件下缩合后，经高碘酸钾氧化成一种紫红色化合物，其对特定波长光的吸收程度(即色泽深浅)与甲醛在一定浓度范围内成正比。现测得该紫红色化合物的吸光度A与HCHO标准溶液的浓度关系如图3所示：

该化学兴趣小组的同学设计了如下实验确定次硫酸氢钠甲醛的组成：

I.准确称取1.5400g样品，完全溶于水配制成100mL溶液

II.取25.00mL所配溶液经AHMT分光光度法测得溶液吸光度A=0.4000

III.另取25.00mL所配溶液，加入过量碘完全反应后，再加入BaCl2溶液充分反应，得到0.5825g白色沉淀。其反应原理为：

aNaHSO2bHCHOcH2O+I2→NaHSO4+HI+HCHO+H2O(未配平)。

①通过计算可知次硫酸氢钠甲醛的化学式为___。

②结合三颈烧瓶内发生的合成反应产物分析，题干的步骤II中，不断搅拌的目的为：___。

③若向吊白块溶液中加入氢氧化钠，甲醛会发生自身氧化还原反应，生成两种含氧有机物。写出该反应的离子方程式___。

Answer 1

【答案】测量溶液的pH，若溶液的pH约为4，则停止通入SO2 ACD 更易控制反应温度在80℃90℃或更有利于SO2在水中的溶解 温度计 应在真空容器中蒸发浓缩，真空降低水的沸点，防止温度过高产品分解，真空也可防止氧气氧化产物 NaHSO2·HCHO·2H2O 合成反应生成的Zn(OH)2会附着在锌粉表面，阻止反应进一步进行 OH-+2HCHO=HCOO-+CH3OH

【解析】

(1) 根据图象分析溶液的pH和溶液中含硫微粒的主要存在形式，据此回答；

(2) 该步为次硫酸氢钠甲醛的制备，根据它的性质：易溶于水，微溶于乙醇，具有强还原性，且在120℃以上会发生分解，考虑如何洗涤、干燥，B装置为尾气处理装置，甲醛容易挥发，据此回答；

(3)根据水浴加热的特点和二氧化硫的相关性质回答该问；

(4)在蒸发浓缩时特别注意次硫酸氢钠甲醛在120℃以上会发生分解；

(5)根据图象分析甲醛的量，根据硫原子守恒确定NaHSO2的量，再根据质量守恒确定水的量，据此求出次硫酸氢钠甲醛的化学式，其它根据题给信息回答即可。

由图2可知，当pH约为4时，溶液中含硫的微粒主要是，故可测量溶液的pH，若溶液的pH约为4，则停止通入；

装置B为尾气处理，可用NaOH溶液来吸收等有毒气体，故A正确；

B.次硫酸氢钠甲醛易溶于水，微溶于乙醇，故不能用乙醇的水溶液进行洗涤，避免造成产品溶解而损失，故B错误；

C.甲醛易挥发，冷凝回流，提高其利用率，故C正确；

D.次硫酸氢钠甲醛受热易分解，则应选择真空干燥，故D正确；

水浴加热，除了有使三颈烧瓶受热更均匀、较低温度下减少产物的分解之外，还有更易控制反应温度在或更有利于在水中的溶解；还需要温度计测量温度；

步骤III中蒸发浓缩时应注意的问题有：应在真空容器中蒸发浓缩，真空降低水的沸点，防止温度过高产品分解，真空也可防止氧气氧化产物；

由图可知，则100mL溶液中；白色沉淀为硫酸钡，其物质的量为，则100mL溶液中，则样品中含，，则的物质的量为：，则a：b：：：：1：2，则次硫酸氢钠甲醛的化学式为；

在步骤II中，合成反应生成的会附着在锌粉表面，阻止反应进一步进行；

加入氢氧化钠，甲醛会发生自身氧化还原反应，生成两种含氧有机物，可知其反应的离子方程式为。