Question

焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）是一种常用的抗氧化剂。

某研究小组对焦亚硫酸钠进行如下研究：

（1）采用下图装置（实验前已除尽装置内的空气）制取Na₂S₂O₅。

装置Ⅱ中有Na₂S₂O₅析出，发生的化学反应方程式为：Na₂SO₃+ SO₂= Na₂S₂O₅。

①装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为_____________________________。

②要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是______________。

③装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置（夹持仪器已略去）为______（填序号）。

（2）（查阅资料）Na₂S₂O₅溶于水即生成NaHSO₃。

①NaHSO₃溶液显酸性。请用化学用语和必要的文字解释原因________________________________；

证明该结论可采用的实验方法是_______________（填序号）。

a．测定溶液的pH     

b．加入Ba(OH)₂溶液

c．加入盐酸

d．加入品红溶液      

e．用蓝色石蕊试纸检测

②检验Na₂S₂O₅晶体在空气中已被氧化的实验方案是__________________。

（3）焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）在酸性条件下可将工业废水中的Cr₂O₇^2—还原为Cr³⁺。

①写出该反应的离子方程式_______________________。

②若处理Cr₂O₇^2—浓度为1×10^-3mol/L的工业废水1L，需用Na₂S₂O₅固体_________mg。

Answer

Na2SO3 + H2SO4（浓）＝ Na2SO4 + SO2↑+ H2O 过滤 d HSO3-H++SO32- HSO3-+H2OH2SO3+OH-电离程度大于水解程度，所以溶液显酸性 a、e 取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量稀盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成 ①2Cr2O72- + 3S2O52- + 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 5H2O或2Cr2O72- +6 HSO3-+ 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 8H2O 285

【解析】

装置Ⅰ中产生二氧化硫气体，装置Ⅱ中二氧化硫与饱和的亚硫酸钠溶液反应生成焦亚硫酸钠沉淀，装置III中装有NaOH溶液，吸收尾气二氧化硫，防止污染空气。

(1)①装置Ⅰ中产生气体为二氧化硫气体，化学方程式为Na2SO3 + H2SO4（浓）＝ Na2SO4 + SO2↑+ H2O；

②二氧化硫与饱和的亚硫酸钠溶液反应生成焦亚硫酸钠沉淀，所以从装置II中得到晶体的操作为过滤；

③装置III的作用是吸收二氧化硫，二氧化硫在水中的溶解度不大，所以用氢氧化钠溶液吸收，答案选d；

(2)①亚硫酸钠溶液呈酸性，是因为亚硫酸氢根离子的电离程度大于其水解程度，用离子方程式表示为HSO3-H++SO32-， HSO3-+H2OH2SO3+OH-；证明该溶液为酸性的方法可以用pH试纸测定溶液的pH值，小于7证明溶液呈酸性；或用蓝色石蕊试纸检验，若溶液使蓝色石蕊试纸变红色，证明溶液呈酸性；而加入氢氧化钡溶液，产生白色沉淀，加入盐酸产生气体，都不能说明溶液为酸性，加入品红溶液，与验证溶液的酸碱性无关，所以选择ae；

②Na2S2O5晶体在空气中被氧化为硫酸钠，所以证明硫酸根离子的存在可证明Na2S2O5晶体已被氧化，操作为取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量稀盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成；

（3）①焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在酸性条件下可将工业废水中的Cr2O72—还原为Cr3+，自身被氧化为硫酸根离子，根据元素守恒，反应中有水生成，所以离子方程式为2Cr2O72- + 3S2O52- + 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 5H2O或2Cr2O72- +6 HSO3-+ 10H+=4Cr3++ 6SO42- + 8H2O；

②若处理Cr2O72—浓度为1×10-3mol/L的工业废水1L，则Cr2O72—的物质的量是1×10-3mol需用Na2S2O5固体的物质的量是1.5×10-3mol，则Na2S2O5固体的质量是1.5×10-3mol×190g/mol=0.285g=285mg。