Question

7．（某化学兴趣小组欲探究含硫物质的性质及制备．
【探究一】用下面的装置如图1和药品探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱：

装置连接顺序为A、C、B、E、D、F（用字母表示），其中装置C的作用是除去HCl气体．
【探究二】
（1）某小组同学为探究SO₂的漂白性性质，用如图2所示装置进行实验，观察到如下现象：i中红色褪去；ii中无变化．碱石灰的作用除了吸收尾气外还有防止空气中的水蒸气进入H中干扰实验的作用．从实验中可知使品红的水溶液褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-．
（2）该小组同学又对SO₂与氯水的反应进行探究．
①用注射器吸入一定量的饱和氯水和SO₂，振荡，静置，再吸入少量品红溶液，发现品红溶液不褪色．②改变氯水用量，重复①操作，发现品红溶液红色褪去，你认为②中品红溶液褪色的原因可能是过量氯水将品红氧化漂白或过量SO₂与品红结合成无色物质． 设计一个实验（说明操作方法、现象及结论）来验证你的假设将实验②注射器中的溶液注入试管少许，加热，若无红色出现，原因为前者，反之则为后者．
【探究三】连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）俗称保险粉，广泛用于纺织工业的还原性染色、清洗、印花、脱色以及织物的漂白等．制取保险粉通常需要二氧化硫．
（1）制取Na₂S₂O₄常用甲酸钠法．控制温度70-80℃，在甲醇溶液（溶剂）中溶解甲酸钠（HCOONa），再滴加Na₂CO₃溶液同时通SO₂维持溶液酸性，即可生成Na₂S₂O₄，反应的离子方捏式2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂．
（2）测定保险粉纯度．Na₂S₂O₄属于强还原剂，暴露于空气中易被氧气氧化．Na₂S₂O₄遇KMnO₄酸性溶液发生反应：5Na₂S₂O₄+6KMnO₄+4H₂SO₄═5Na₂SO₄+3K₂SO₄+6MnSO₄+4H₂O．称取5.0g Na₂S₂O₄样品溶于冷水中，配成100mL溶液，取出10mL该溶液于锥形瓶中，用0.10mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定．重复上述操作2次，平均消耗KMnO₄溶液21.00mL．则该样品中Na₂S₂O₄的质量分数为60.9% （杂质不参与反应）．

Answer 1

分析 【探究一】（1）次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，先验证亚硫酸酸性比碳酸强，再结合碳酸酸性比HClO强碱性判断．A装置制备二氧化硫，由于盐酸易挥发，制备的二氧化硫中混有HCl，用饱和的亚硫酸氢钠除去HCl，再通过碳酸氢钠溶液，可以验证亚硫酸酸性比碳酸强，用酸性高锰酸钾溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽，再通入F中．
【探究二】（1）实验目的是验证干燥的二氧化硫能否漂白品红，应避免空气中水蒸气加入，SO₂对环境有污染，需要尾气处理；SO₂不能使品红的乙醇溶液褪色，而其水溶液可以，使品红褪色的微粒含有S元素；
（2）当氯气或者二氧化硫多余时，溶液具有漂白性；二氧化硫的漂白具有加热可恢复性，据此分析；
【探究三】（1）二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应得到Na₂S₂O₄、二氧化碳与水；
（2）根据5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，计算样品中Na₂S₂O₄的质量，据此计算样品中Na₂S₂O₄的质量分数．

解答 解：【探究一】（1）次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，先验证亚硫酸酸性比碳酸强，再结合碳酸酸性比HClO强碱性判断．A装置制备二氧化硫，由于盐酸易挥发，制备的二氧化硫中混有HCl，用饱和的亚硫酸氢钠除去HCl，再通过碳酸氢钠溶液，可以验证亚硫酸酸性比碳酸强，用酸性高锰酸钾溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫，用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽，再通入F中，则：装置连接顺序为A、C、B、E、D、F，其中装置C的作用是除去HCl气体，
故答案为：A、C、B、E、D、F；除去HCl气体；
【探究二】（1）实验目的是验证干燥的二氧化硫能否漂白品红，应避免空气中水蒸气加入，SO₂对环境有污染，需要吸收处理，故碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气进入H中干扰实验，吸收二氧化硫防污染，SO₂不能使品红褪色，而其水溶液可以，因此使品红褪色的微粒可能是H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-，
故答案为：防止空气中的水蒸气进入H中干扰实验；H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-；
（2）当氯气或者二氧化硫多余时，过量氯水将品红氧化漂白或过量SO₂与品红结合成无色物质；因为二氧化硫的漂白具有加热可恢复性，故将实验②注射器中的溶液注入试管少许，加热，若无红色出现，原因为前者，反之则为后者；
故答案为：过量氯水将品红氧化漂白或过量SO₂与品红结合成无色物质；将实验②注射器中的溶液注入试管少许，加热，若无红色出现，原因为前者，反之则为后者；
【探究三】（1）Na₂CO₃溶液显碱性，二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应，离子反应为：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
故答案为：2HCOO^-+4SO₂+CO₃^2-=2S₂O₄^2-+H₂O+3CO₂（HCOO^-+2SO₂+CO₃^2-+H⁺=S₂O₄^2-+2CO₂+H₂O）；
（2）Na₂S₂O₄与KMnO₄反应产物为Na₂SO₄和MnSO₄，则硫元素共升高6价，锰元素共降低5价，化合价升降应相同，故关系为
     5S₂O₄^2-～6MnO₄^-，
     5               6
     n           21×10^-3  L×0.1mol/L
则3.0g 样品中Na₂S₂O₄的质量分数为=$\frac{\frac{5×21×1{0}^{-3}×0.1}{6}×174×10}{5}$×100%=60.9%；
故答案为：60.9%．

点评 本题考查物质制备实验，关键是对原理的理解，涉及氧化还原反应、对装置的分析评价、物质的分离提纯等，侧重考查学生综合运用知识解决问题能力，题目难度中等．