Question

亚硫酸钠在印染、造纸等众多行业中有着广泛的应用。研究小组用Na₂CO₃溶液吸收SO₂制备Na₂SO₃。其实验流程如下：

查阅资料可知，向碳酸钠溶液通入二氧化硫的过程中，溶液中有关组分的质量分数变化如右图是所示。

（1）右图中的线2表示的组分为        （填化学式）。

（2）实验时，“反应II”中加入NaOH溶液的目的是          （用化学方程式表示）。

（3）国家标准规定产品中Na₂SO₃的质量分数≥97.0%为优等品，≥93.0%为一等品。为了确定实验所得产品的等级，研究小组采用了两种方法进行测定。

①方法I：称取2.570g产品，用蒸馏水溶解，加入足量的双氧水使Na₂SO₃完全氧化生成Na₂SO₄，再加入过量的BaCl₂溶液，所得沉淀经过过滤、洗涤、干燥后称量，质量为4.660g，通过计算确定产品中Na₂SO₃的质量分数（写出计算过程）

②方法II：称取1.326g产品，配成100mL溶液，取25.00mL该溶液，滴加0.1250mol/L I₂溶液，恰好使Na₂SO₃完全氧化生成Na₂SO₄时，消耗I₂溶液20.00mL。通过计算确定产品中Na₂SO₃的质量分数（写出计算过程）

③判断Na₂SO₃产品的等级，并说明理由。

Answer

（1）线2表示的组分为NaHCO3。（2）NaHSO3+NaOH＝Na2SO3+ H2O（主要）

SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O（次要）

（3）①98.05% ②95.02%③产品为一等品。产品中含有的硫酸钠和碳酸钠，在方案I的测定中，硫酸钠和碳酸钠杂质使得测定值偏高。而方案II是直接测定亚硫酸钠，更可信。

【解析】

试题分析：（1）结合图像可知在Na2CO3溶液里通入SO2，依次发生反应的化学方程式为2Na2CO3+SO2+H2O＝2NaHCO3+Na2SO3，2NaHCO3+SO2＝Na2SO3+2CO2↑，Na2SO3+SO2+H2O＝2NaHSO3；据此可知线2表示的组分为NaHCO3；

（2）I中得到的是NaHSO3溶液， 则II中加入NaOH溶液的目的是中和NaHSO3得到Na2SO3，发生反应的化学方程式为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，则经氧化后n(Na2SO4)=0.020mol，m(Na2SO4)＝0.020mol×142g/mol＝2.840g，根据差量法，原混合物中的Na2SO3：n(Na2SO3)＝，m(Na2SO3)＝×126 g/mol＝2.12625g，w(Na2SO3)＝×100％≈82.73％。如若不考虑杂质，则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中的产品为优等品，方案II中的产品为一等品。但是方案I产品中含有的硫酸钠和碳酸钠等杂质，在方案I的测定中，硫酸钠和碳酸钠杂质对测定有干扰，而方案II是直接测定亚硫酸钠，可信度和精确度都要更高一些。

【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程图分析、判断与计算

【名师点晴】该题为高频考点，难度较大。无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。该题的难点是纯度计算。