Question

【題目】亞硫酸鈉在印染、造紙等眾多行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。研究小組用Na2CO3溶液吸收SO2制備Na2SO3。其實(shí)驗(yàn)流程如下：

查閱資料可知，向碳酸鈉溶液通入二氧化硫的過程中，溶液中有關(guān)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如右圖是所示。

（1）右圖中的線2表示的組分為 （填化學(xué)式）。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，“反應(yīng)II”中加入NaOH溶液的目的是 （用化學(xué)方程式表示）。

（3）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥97.0%為優(yōu)等品，≥93.0%為一等品。為了確定實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品的等級，研究小組采用了兩種方法進(jìn)行測定。

①方法I：稱取2.570g產(chǎn)品，用蒸餾水溶解，加入足量的雙氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4，再加入過量的BaCl2溶液，所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為4.660g，通過計(jì)算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）

②方法II：稱取1.326g產(chǎn)品，配成100mL溶液，取25.00mL該溶液，滴加0.1250mol/L I2溶液，恰好使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4時(shí)，消耗I2溶液20.00mL。通過計(jì)算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）

③判斷Na2SO3產(chǎn)品的等級，并說明理由。

Answer 1

【答案】（1）線2表示的組分為NaHCO3。（2）NaHSO3+NaOH＝Na2SO3+ H2O（主要）

SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O（次要）

（3）①98.05% ②95.02%③產(chǎn)品為一等品。產(chǎn)品中含有的硫酸鈉和碳酸鈉，在方案I的測定中，硫酸鈉和碳酸鈉雜質(zhì)使得測定值偏高。而方案II是直接測定亞硫酸鈉，更可信。

【解析】

試題分析：（1）結(jié)合圖像可知在Na2CO3溶液里通入SO2，依次發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2CO3+SO2+H2O＝2NaHCO3+Na2SO3，2NaHCO3+SO2＝Na2SO3+2CO2↑，Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3；據(jù)此可知線2表示的組分為NaHCO3；

（2）I中得到的是NaHSO3溶液， 則II中加入NaOH溶液的目的是中和NaHSO3得到Na2SO3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHSO3+NaOH＝Na2SO3+ H2O（主要）、SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O（次要）；

（3）方法I：Na2SO3+H2O2＝Na2SO4+H2O，Na2SO4+ BaCl2＝2NaCl+BaSO4↓

m(BaSO4)=4.660，n(BaSO4)＝4.660g÷233g/mol＝0.020mol，則經(jīng)氧化后n(Na2SO4)=0.020mol，m(Na2SO4)＝0.020mol×142g/mol＝2.840g，根據(jù)差量法，原混合物中的Na2SO3：n(Na2SO3)＝，m(Na2SO3)＝×126 g/mol＝2.12625g，w(Na2SO3)＝×100％≈82.73％。如若不考慮雜質(zhì)，則n(Na2SO3)＝n(BaSO4)＝0.020mol，m(Na2SO3)＝0.020mol×126 g/mol＝2.520g，w(Na2SO3)＝×100％≈98.05％。

方法II：Na2SO3+I2+ H2O＝Na2SO4+ 2HI

n(Na2SO3)＝n(I2)＝20.00mL×10-3L/mL×0.1250mol/L＝0.0025mol，m(Na2SO3)＝0.0025mol×126 g/mol×＝1.260g，w(Na2SO3)＝×100％≈95.02％。

方案I中的產(chǎn)品為優(yōu)等品，方案II中的產(chǎn)品為一等品。但是方案I產(chǎn)品中含有的硫酸鈉和碳酸鈉等雜質(zhì)，在方案I的測定中，硫酸鈉和碳酸鈉雜質(zhì)對測定有干擾，而方案II是直接測定亞硫酸鈉，可信度和精確度都要更高一些。