Question

保险粉(Na₂S₂O₄)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性，在空气中易被氧化，受热易分解，在碱性条件下比较稳定，易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以通过 NaHSO₃与NaBH₄反应制取。请按要求回答下列问题：

I．NaHSO₃溶液的制备

(1)上图仪器a的名称___________；装置C中反应后溶液pH=4.1，则发生反应的化学方程式为___________。

II．保险粉的制备

打开下图(部分装置已省略)中活塞K₁通入氮气，一段时间后，关闭K₁，打开恒压滴液漏斗活塞向装置E中滴入碱性NaBH₄溶液，在30-40℃下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇，经冷却结晶、过滤得到Na₂S₂O₄·2H₂O晶体，再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。

(2)反应产物中有NaBO₂，无气体。写出E中发生反应的化学方程式___________。

(3)通入氮气的作用是______________________。

(4)使用乙醇洗涤Na₂S₂O₄·2H₂O晶体的优点：______________________。

(5)对装置E的加热方式最好采用______________________。

Ⅲ．保险粉的纯度测定

(6)称取2.0g Na₂S₂O₄样品溶于冷水配成200mL溶液，取出25.00mL该溶液于锥形瓶中，用0.10mol/L碱性K₃[Fe(CN)₆]标准溶液滴定，原理为：4[Fe(CN)₆]^3-+2S₂O₄^2-+8OH^-=4[Fe(CN)₆]^4-+4SO₃^2-+4H₂O，用亚甲基蓝为指示剂，达到滴定终点时消耗标准溶液24.00mL，则样品中Na₂S₂O₄的质量分数为___________(杂质不参与反应)(计算结果精确至0.1%)。

Answer

三颈烧瓶 2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2 NaBH4+8NaHSO3NaBO2+4Na2S2O4+6H2O 将装置E中空气赶出，防止NaHSO3 (或Na2S2O4)被氧化 减少保险粉的溶解损失(并有利于干燥) 水浴加热 83.5%

【解析】

I.在烧瓶中H2SO4与Na2SO3发生复分解反应制取SO2气体，产生的气体通过安全瓶后进入到三颈烧瓶中，与NaOH、Na2CO3溶液发生反应制取得到NaHSO3；SO2是大气污染物，在排放前要用NaOH溶液进行尾气处理；

II.将上述制得的NaHSO3放入三颈烧瓶E中，与恒压滴液漏斗中加入的NaBH4发生反应产生NaBO2、Na2S2O4及水，为防止空气将NaHSO3 或制取得到Na2S2O4氧化，在反应前先向装置中通入N2或惰性气体；为使反应温度在30-40℃下进行，可利用水浴加热的温度便于控制及受热均匀的特点，进行水浴加热；为减小洗涤Na2S2O4·2H2O晶体时造成的损失，可用无水乙醇进行洗涤；

III. 用亚甲基蓝为指示剂，根据反应4[Fe(CN)6]3-+2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O中K3[Fe(CN)6]与Na2S2O4的物质的量关系，计算出Na2S2O4的质量，再根据物质的含量计算方法得到样品中Na2S2O4的质量分数。

(1)根据上图仪器a的结构可知a仪器的名称是三颈烧瓶；A装置产生的SO2气体在C中与容器中的NaOH、Na2CO3发生反应，反应后溶液pH=4.1<7，溶液显酸性，说明得到的是NaHSO3，则发生反应的化学方程式为2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2；

(2)在装置E中，NaHSO3与由恒压滴液漏斗中加入的NaBH4发生反应产生NaBO2、Na2S2O4及水，根据电子守恒、原子守恒，可得E中发生反应的化学方程式为：NaBH4+8NaHSO3 NaBO2+4Na2S2O4+6H2O；

(3)在装置内的空气中含有的氧气具有氧化性，容易将反应物NaHSO3氧化，也容易将反应产生的Na2S2O4氧化，所以为防止发生氧化反应，要先通入N2，将装置内的空气排出，因此通入氮气的作用是将装置E中空气赶出，防止NaHSO3 (或Na2S2O4)被氧化；

(4)从溶液中析出的Na2S2O4·2H2O晶体表面有杂质离子，为将杂质洗去，同时降低物质由于洗涤溶解晶体造成的损失，同时便于晶体的干燥，要使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O；

(5)在装置E中发生反应NaBH4+8NaHSO3 NaBO2+4Na2S2O4+6H2O，温度在30-40℃下进行，温度低于水的沸点100℃，为便于控制温度及水浴加热具有受热均匀的特点，可采用水浴加热的方式；

(6)根据4[Fe(CN)6]3-+2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O可知n(Na2S2O4)=n(K3[Fe(CN)6])=×0.10mol/L×0.024L×=9.6×10-3mol，m(Na2S2O4)= n(Na2S2O4)×M=9.6×10-3mol×174g/mol=1.6704g，则样品中Na2S2O4的质量分数为(1.6704g÷2.0g)×100%=83.5%。