高三化学实验1焦亚硫酸钠的制取

用途一用作色谱分析试剂、防腐剂和还原剂，用于染料和制药工业用途二焦亚硫酸钠比亚硫酸盐有更强烈的还原性，作用与亚硫酸钠相似。我国规定可用于蜜饯、饼干、食糖、冰糖、饴糖、糖果、葡萄糖、液体葡萄糖、竹笋、蘑菇和蘑菇罐头，最大使用量0.45g/kg。蜜饯、竹笋、蘑菇及蘑菇罐头、葡萄和黑加仑浓缩汁的残留量(以SO2计)小于0.05g/kg；饼干、食糖、粉丝及其他品种的残留量小于0.1g/kg；液体葡萄糖的残留量不得过0.2g/kg。用途三食品工业用作漂白剂、防腐剂、疏松剂、抗氧化剂、护色剂及保鲜剂。用途四医药工业用于生产氯仿、苯丙砜和苯甲醛。橡胶工业用作凝固剂。印染工业用作棉布漂白后的脱氯剂、棉布煮炼助剂。制革工业用于皮革处理，能使皮革柔软、丰满、坚韧，具有防水、抗折、耐磨等性能。化学工业用于生产羟基香草醛、盐酸羟胺等。感光工业用作显影剂等。用途五分析用。防腐剂。还原剂。抗氧剂

该原理为：反应Ⅰ为生成NaHCO3，加热生成Na2CO3，在反应Ⅱ中二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO3与二氧化碳，加热NaHSO3生成Na2S2O5．

（1）工艺流程可知，反应Ⅰ为生成NaHCO3，氯化钠溶液通入氨气、二氧化碳生成碳酸氢钠与氯化铵，反应方程式为：CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；

反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO3-的浓度，便于NaHCO3析出，

故答案为：CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；NH3；

（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率；

由转化关系可知，反应中需要CO2、H2O，其它反应又生成的CO2、H2O，故CO2、H2O可以重复利用；

故答案为：增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率；CO2、H2O；

（3）反应Ⅱ中发生反应Na2CO3+H2O+2SO2=2NaHSO3+CO2↑，2NaHSO3

加热

Na2S2O5+H2O，故SO2与Na2CO3的物质的量之比接近

2：1恰好完全反应，若SO2不足Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加，Na2S2O5产率降低；

故答案为：2：1；Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加，Na2S2O5产率降低；

（4）Na2S2O5与稀硫酸反应生成SO2，反应中S元素的化合价未发生变化，同时生成硫酸钠与水，反应离子方程式为：S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O，

故答案为：S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O．

制备焦亚硫酸钠通入氮气的作用是保护原料和产品不被空气中的氧气氧化。

焦亚硫酸钠制备中，原料和产品中的硫都是四价的，高温下，容易被空气中的氧氧化成六价，从而导致杂质含量增加。因此反应釜中通入氮气，可以防止原料和产品被氧化。

（1）由装置Ⅱ中发生的反应可知，装置Ⅰ中产生的气体为SO2，亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，

故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；

（2）装置Ⅱ中获得已析出的晶体，分离固体与液态，应采取过滤进行分离，

故答案为：过滤；

（3）a．装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；

b．该装置吸收二氧化硫能力较差，且为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误；

c．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，故错误；

d．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确；

故答案为：d；

（4）NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，测定溶液的pH，可以确定溶液酸碱性，酸性溶液可以使湿润蓝色石蕊试纸变红，所以能用测定溶液pH值、湿润的蓝色石蕊试液检验，而加入Ba（OH）2溶液、HCl溶液、品红溶液都不能说明溶液呈酸性，故选ae；

故答案为：ae；

（5）Na2S2O5中S元素的化合价为+4价，因此会被氧化为为+6价，即晶体在空气中易被氧化为Na2SO4，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可，实验方案为：取少量Na2S2O5晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，

故答案为：取少量Na2S2O5晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成；

（6）①令100mL葡萄酒中二氧化硫的质量为mg，则：

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

故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为

0.016g

0.1L

=0.16 g/L

故答案为：0.16；

②若有部分HI被空气氧化，则消耗碘的量偏小，故测定二氧化硫的量偏小，则测定结果偏低，

故答案为：偏低．

⑴Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 ＝Na 2 SO 4 +SO 2 ↑+H 2 O或Na 2 SO 3 +2H 2 SO 4 ＝2NaHSO 4 +SO 2 ↑+H 2 O ⑵过滤    ⑶d         ⑷a、e ⑸取少量Na 2 S 2 O 5 晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成 ⑹①0.16  ②偏低

试题分析：⑴装置I中浓硫酸与亚硫酸钠反应产生二氧化硫气体，同时生成硫酸钠和水，根据观察法将其配平。 ⑵装置Ⅱ中析出Na 2 S 2 O 5 晶体，通过过滤操作得到该晶体。 ⑶处理过量的SO 2 尾气，A项装置瓶口封闭，错误；B项食盐水不能将大量的SO 2 尾气吸收，错误；C项漏斗口没入了液体中，错误，D项氢氧化钠溶液可吸收SO 2 尾气，同时能防倒吸，正确。 ⑷若NaHSO 3 溶液中HSO 3 －      的电离程度大于水解程度，则所得溶液显弱酸性，可通过测定溶液的pH(pH＜7)，用蓝色石蕊试纸检测(显红色)等途径来证明。 ⑸若Na 2 S 2 O 5 晶体在空气中已被氧化，则应该生成Na 2 SO 4 ，通过检验样品中是否含有SO 4 2 － 即可。 ⑹①根据反应“SO 2 ＋I 2 ＋2H 2 O＝H 2 SO 4 ＋2HI”，则样品中抗氧化剂的残留量＝ ＝0.16 g/L。 ②若有部分HI被空气氧化又生成I 2 ，导致消耗标准I 2 溶液的体积偏小，则测得结果偏低。

（1）a仪器的名称为分液漏斗，实验前首先进行气密性检查；装置I中浓硫酸与亚硫酸钠反应产生二氧化硫气体，同时生成硫酸钠和水，化学方程式：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；

故答案为：分液漏斗、气密性检查、Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；

（2）稀硫酸不能代替浓硫酸，与亚硫酸钠反应产生二氧化硫气体，因为二氧化硫易溶于水，故不能用稀硫酸；

故答案为：不能、二氧化硫易溶于水，故不能用稀硫酸；

（3）装置Ⅱ中析出Na2S2O5晶体，通过过滤操作得到该晶体；

故答案为：过滤；

（4）处理过量的SO2尾气，a项装置瓶口封闭，错误；b项食盐水不能将大量的SO2尾气吸收，错误；c项漏斗口没入了液体中，错误，d项氢氧化钠溶液可吸收SO2尾气，同时能防倒吸，正确；

故答案为：d；

（5）①根据反应“SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI”，则样品中抗氧化剂的残留量=

0.01mol/L×0.025L×64g/mol

0.1000L

=0.16 g/L；

故答案为：0.16 g/L；

②若有部分HI被空气氧化又生成I2，导致消耗标准I2溶液的体积偏小，则测得结果偏低；

故答案为：偏低．

（1）由装置Ⅱ中发生的反应可知，装置Ⅰ中产生的气体为SO2，亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；（2）装置Ⅱ中获得已析出的晶体，分离固体与液态，应采取过滤进行分离，故答案为：过滤；（3）a．装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫，但为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误； b．该装置吸收二氧化硫能力较差，且为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故错误； c．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，故错误； d．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确；故答案为：d；（4）NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，测定溶液的pH，可以确定溶液酸碱性，酸性溶液可以使湿润蓝色石蕊试纸变红，所以能用测定溶液pH值、湿润的蓝色石蕊试液检验，而加入Ba（OH）2溶液、HCl溶液、品红溶液都不能说明溶液呈酸性，故选ae；故答案为：ae；（5）Na2S2O5中S元素的化合价为+4价，因此会被氧化为为+6价，即晶体在空气中易被氧化为Na2SO4，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含有硫酸根即可，实验方案为：取少量Na2S2O5晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，故答案为：取少量Na2S2O5晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成；（6）①令100mL葡萄酒中二氧化硫的质量为mg，则： 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 故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为0.016g 0.1L =0.16 g/L 故答案为：0.16； ②若有部分HI被空气氧化，则消耗碘的量偏小，故测定二氧化硫的量偏小，则测定结果偏低，故答案为：偏低．

用亚硫酸氢钠也可以，而且反应更容易发生。只是因固体亚硫酸氢钠的主要成分一般是焦亚硫酸钠，原因是亚硫酸氢钠结晶析出时极易发生分子间脱水：

2NaHSO₃ = Na₂S₂O₅ + H₂O，

又要向学生作此说明，显然比较麻烦，所以通常就用亚硫酸钠。