Question

11．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）是常用的食品抗氧化劑之一．
（1）實驗室在40℃、pH﹦4的條件下用Na₂SO₃溶液和SO₂反應(yīng)制取Na₂S₂O₅：Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅
實驗時先用CO₂氣體盡可能排除裝置內(nèi)空氣的目的是防止焦亞硫酸鈉被氧化．
（2）若制備19g Na₂S₂O₅至少需標準狀況下SO₂2.24L．
（3）為了檢驗?zāi)晨寡趸瘎┊a(chǎn)品中Na₂S₂O₅的質(zhì)量分數(shù)，某研究小組進行如下實驗：
步驟I：稱取抗氧化劑產(chǎn)品0.2g，將其加入到含I₂濃度為0.05000mol•L^-1的100mL稀鹽酸和碘水的混合溶液中，然后加水稀釋至500mL．
步驟II：取稀釋后的溶液100mL，加入幾滴淀粉溶液，用0.1000mol•L^-1Na₂S₂O₃標準溶液進行滴定，共消耗Na₂S₂O₃標準溶液12.00mL（2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）．
①寫出步驟I中Na₂S₂O₅和I₂反應(yīng)的離子方程式S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺．
②計算抗氧化劑產(chǎn)品中Na₂S₂O₅質(zhì)量分數(shù)，寫出計算過程．

Answer 1

分析 （1）焦亞硫酸鈉放置在空氣中很容易被氧化，Na₂S₂O₅中硫元素化合價+4價，硫元素化合價升高為+6價，氧氣中氧元素化合價降低；
（2）根據(jù)Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅、V=nv_m計算； 
（3）①Na₂S₂O₅和I₂反應(yīng)，S₂O₅^2-中S化合價從+4升高到SO₄^2-中的+6，碘從0價變?yōu)?1價，據(jù)此書寫離子方程式；
②先計算在500 mL混合溶液中溶解I₂的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-，由碘的物質(zhì)的量可計算出Na₂S₂O₅的物質(zhì)的量，據(jù)此計算抗氧化劑產(chǎn)品中Na₂S₂O₅質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）焦亞硫酸鈉放置在空氣中很容易被氧化，Na₂S₂O₅中硫元素化合價+4價，硫元素化合價升高為+6價，氧氣中氧元素化合價降低，化學方程式為，Na₂S₂O₅+O₂=Na₂SO₄+SO₃，所以實驗時先用CO₂氣體盡可能排除裝置內(nèi)空氣，防止焦亞硫酸鈉被氧化，
故答案為：防止焦亞硫酸鈉被氧化；
（2）19.0g Na₂S₂O₅的物質(zhì)的量為$\frac{19.0g}{190g/mol}$mol=0.1mol，Na₂SO₃+SO₂═Na₂S₂O₅，需標準狀況下SO₂0.1mol，體積為V=nv_m=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：2.24；
（3）①Na₂S₂O₅和I₂反應(yīng)，I₂作氧化劑，碘從0價變?yōu)?1價，S₂O₅^2-中S化合價從+4升高到SO₄^2-中的+6為還原劑，反應(yīng)為：S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺，
故答案為：S₂O₅^2-+2I₂+3H₂O=2SO₄^2-+4I^-+6H⁺；
②在500 mL混合溶液中溶解I₂的物質(zhì)的量為：
n（I₂）=0.05000 mol•L^-1×100 mL×10^-3 L•ml^-1=5.00×10^-3 mol，
Na₂S₂O₃標準溶液消耗I₂物質(zhì)的量為
n（I₂）=$\frac{0.1mol/L×12.00mL×1{0}^{-3}L/mL}{2}$=6.00×0^-4 mol
2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-則在500mL混合溶液中與反應(yīng)消耗I₂物質(zhì)的量為
n（I₂）=5.00×10^-3 mol-6.00×10^-4 mol×5=2.00×0^-3 mol
n（Na₂S₂O₅）=$\frac{2.00×1{0}^{-3}mol}{2}$=1.00×10^-3 mol
Na₂S₂O₅的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{1.00×1{0}^{-3}mol×190g/mol}{0.2g}$×100%=95%
答：抗氧化劑產(chǎn)品中Na₂S₂O₅質(zhì)量分數(shù)為95%．

點評 本題考查了氧化還原反應(yīng)有關(guān)知識，題目難度中等，明確題中資料信息以及氧化還原反應(yīng)的原理是解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力．