Question

次硫酸氢钠甲醛(aNaHSO₂•bHCHO•cH₂O)在印染、医药以及原子能工业中应用广泛。以Na₂SO₃、SO₂、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下：

步骤1：在如图所示装置的烧瓶中加入一定量Na₂SO₃和水，搅拌溶解，缓慢通入SO₂，至溶液pH约为4，制得NaHSO₃溶液。

步骤2：将装置A中导气管换成橡皮塞。向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液，在80~90℃下，反应约3h，冷却至室温，抽滤。

步骤3：将滤液真空蒸发浓缩，冷却结晶。

（1）装置B的烧杯中应加入的溶液是___。

（2）步骤2中加入锌粉时有NaHSO₂和Zn(OH)₂生成。

①写出加入锌粉时发生反应的化学方程式：___。

②生成的Zn(OH)₂会覆盖在锌粉表面阻止反应进行，防止该现象发生的措施是___。

（3）冷凝管中回流的主要物质除H₂O外，还有___（填化学式）。

（4）步骤3中次硫酸氢钠甲醛不在敞口容器中蒸发浓缩的原因是___。

（5）步骤2抽滤所得滤渣的成分为Zn和Zn(OH)₂，利用滤渣制备ZnO的实验步骤为：将滤渣置于烧杯中，___，900℃煅烧。（已知：Zn与铝类似，能与NaOH溶液反应；Zn²⁺开始沉淀的pH为5.9，沉淀完全的pH为8.9，pH>11时，Zn(OH)₂能生成ZnO₂^2-。实验中须使用的试剂有1.0mol•L^-1NaOH溶液、1.0mol•L^-1HCl溶液、水）

（6）产物组成测定实验：

准确称取1.5400g样品，溶于水配成l00mL溶液；取25.00mL样品溶液经AHMT分光光度法测得溶液吸光度A=0.4000(如图）；另取25.00mL样品溶液，加入过量碘水后，加入BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重得到BaSO₄固体0.5825g。

①样品溶液HCHO浓度为___mol•L^-1。

②通过计算确定aNaHSO₂·bHCHO•cH₂O的化学式为___。

Answer

NaOH溶液(或Na2CO3溶液) Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2 加快搅拌的速度 HCHO 次硫酸氢钠甲醛被空气中氧气氧化 向烧杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次[或向烧杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次 0.1000 NaHSO2·HCHO·2H2O

【解析】

(1)未反应的二氧化硫是酸性氧化物能和碱溶液反应；

(2)①NaHSO3溶液与锌粉反应生成NaHSO2和Zn(OH)2；

②防止生成的Zn(OH)2会覆盖在锌粉表面阻止反应进行；

(3)甲醛易挥发，据此分析；

(4)次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，遇到空气中的氧气易被氧化；

(5)从充分利用原料着手，结合已知信息，利用Zn(OH)2受热分解生成ZnO分析设计实验；

(6)①样品溶液经AHMT分光光度法测得溶液吸光度A=0.4000，根据图示可知浓度；

②根据元素守恒结合物质之间的反应情况来计算。

(1)实验中未反应的二氧化硫会通过导管进入装置B，可以用NaOH溶液(或Na2CO3溶液)吸收二氧化硫，以防止污染空气，故答案为：NaOH溶液(或Na2CO3溶液)；

(2)①NaHSO3溶液与锌粉反应生成NaHSO2和Zn(OH)2，反应中S元素的化合价由+4价降为+2价，Zn元素的化合价由0价升至+2价，根据得失电子守恒、原子守恒，化学反应方程式为：Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2，故答案为：Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2；

②为防止生成的Zn(OH)2会覆盖在锌粉表面阻止反应进行，可以快速搅拌避免氢氧化锌在锌粉表面沉积，故答案为：加快搅拌的速度；

(3)甲醛易挥发，在80～90 ℃下会大量挥发，加冷凝管可以使甲醛冷凝回流，提高甲醛利用率，故答案为：HCHO；

(4)次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，在敞口容器中蒸发浓缩，遇到空气中的氧气易被氧化变质，故答案为：次硫酸氢钠甲醛被空气中氧气氧化；

(5)为了使Zn和氢氧化锌尽可能转化为ZnO，结合Zn和氢氧化锌的性质，可以先加盐酸使滤渣完全溶解，后加NaOH溶液调节pH使Zn元素完全转化成氢氧化锌沉淀（或先加NaOH溶液使滤渣完全溶解，后加盐酸调节pH使Zn元素完全转化成氢氧化锌沉淀），故实验步骤为：向烧杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次[或向烧杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次，故答案为：向烧杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次[或向烧杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分搅拌至固体完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)。过滤、用水洗涤固体2～3次；

(6)①25.00mL样品溶液经AHMT分光光度法测得溶液吸光度A=0.4000，根据图示可知，样品溶液HCHO浓度为0.1000mol•L-1，故答案为：0.1000；

②25．00 mL溶液中：根据S守恒，n(NaHSO2)＝n(NaHSO4)＝n( BaSO4)＝＝0.0025 mol，n(HCHO)＝0.1000mol/L×0.025L=0.0025 mol；100 mL溶液中：n(NaHSO2)＝4×0.0025mol＝0.01mol，n(HCHO)＝4×0.0025mol＝0.01 mol，n(H2O)＝＝0.02 mol，a：b：c＝n(NaHSO2)：n(HCHO)：n(H2O)＝0.01mol：0.01mol：0.02 mol＝1：1：2，所以次硫酸氢钠甲醛的化学式为NaHSO2·HCHO·2H2O，故答案为：NaHSO2·HCHO·2H2O。