Question

亚硫酸钠固体久置变质，部分生成硫酸钠。取a g亚硫酸钠样品，依照如图装置实验，分析样品纯度(质量分数)。

(1)在C瓶试剂X的选择上，甲同学认为使用足量的Ba(OH)₂溶液比足量的Ca(OH)₂溶液更合适，理由是______________________。

(2)实验操作步骤如下：（X采用甲同学意见）。

①先在A、B中通一段时间空气，再接上C、D；

②加稀硫酸反应；

③反应结束，通空气足够时间。该操作的目的是________________；

④将C中物质过滤、洗涤、干燥、称重，得b g固体。以此计算，亚硫酸钠样品纯度为_____________。

(3)乙同学指出，上述操作实验结果偏大，原因是(用化学反应方程式表示)_____；改进的措施是__________________。

(4)依据乙同学意见改进方案后，乙同学又提出也可以通过称量C装置前后的质量差来分析结果。丙同学指出如此操作，实验结果将偏小，原因是_______________。

(5)丙同学认为若以称重前后差量来分析，可称量D装置，并从以下3方面调整：

①将C瓶试剂X换为______________。

②在D装置后可以接________(填选项编号)。

a. 装有无水氯化钙的干燥管                b. 装有碱石灰的干燥管

c. 装有浓硫酸的洗气瓶                    d. 装有氢氧化钠溶液的洗气瓶

③先在C之前(含C)的装置中通一段时间气体，再接上D及之后的装置。

Answer

BaSO3化学式量比CaSO3大，等物质的量情况下，称量时的（系统）相对误差小。（或者Ca(OH)2溶解度小，足量溶液中水较多，会使CaSO3溶解损耗略有所增大，带来误差影响。） 将B中的SO2全部赶入C中，使其被完全吸收 2BaSO3+O2=2BaSO4 将空气先通过灼热的铜网，再通入A；或者改通N2、H2等(此时就不用装置A了) 通入的气流会带走部分水蒸气，使质量差减小 浓硫酸 bc

【解析】

在装置B中稀硫酸与样品中Na2SO3反应产生Na2SO4、SO2、H2O，SO2被C中Ba(OH)2试剂吸收产生BaSO3沉淀，根据产生沉淀的质量计算样品中Na2SO3的质量，进而可得Na2SO3的纯度，装置D中碱石灰吸收CO2，可以防止空气中CO2对SO2测定的影响；为了防止装置中空气的影响及SO2滞留在装置中不能完全被Ba(OH)2试剂吸收，要先在A、B装置中通入一段时间，然后再连接B、C之间的橡胶管，反应完全后再通入空气一段时间的空气，据此分析解答。

(1)在C瓶试剂X的选择上，甲同学认为使用足量的Ba(OH)2溶液比足量的Ca(OH)2溶液更合适，原因是BaSO3化学式量比CaSO3大，等物质的量情况下，称量时的相对误差小。(或者Ca(OH)2溶解度小，足量溶液中水较多，会使CaSO3溶解损耗略有所增大，带来误差影响。)

(2)③反应结束，通空气足够时间。该操作的目的是将B中的SO2全部赶入C中，使其被完全吸收，减小实验误差；

④将C中物质过滤、洗涤、干燥、称重，得b g固体。n(BaSO3)=mol，则Na2SO3的质量为m(Na2SO3)=nM=mol×126 g/mol= g，所以亚硫酸钠样品纯度为；

(3)乙同学指出，上述操作实验结果偏大，原因是通入空气排出装置中的SO2气体时，空气中的O2将BaSO3氧化产生BaSO4，反应方程式为：2BaSO3+O2=2BaSO4；改进的措施是将空气先通过灼热的铜网，除去空气中的O2，再通入A；或者改为通N2、H2等(此时就不用装置A了)。

(4)依据乙同学意见改进方案后，乙同学又提出也可以通过称量C装置前后的质量差来分析结果。丙同学指出如此操作，实验结果将偏小，原因是通入的气流会带走部分水蒸气，使质量差减小；

(5)丙同学认为若以称重前后差量来分析，可称量D装置，并从以下3方面调整：

将C瓶试剂X换为浓硫酸来吸收水分，用装置D吸收反应产生的SO2气体，为防止空气中H2O对SO2吸收的影响，在D装置后可以接装有碱石灰的干燥管或装有浓硫酸的洗气瓶，故合理选项是bc。