Question

【題目】亞硫酸鈉固體久置變質，部分生成硫酸鈉。取a g亞硫酸鈉樣品，依照如圖裝置實驗，分析樣品純度(質量分數)。

(1)在C瓶試劑X的選擇上，甲同學認為使用足量的Ba(OH)2溶液比足量的Ca(OH)2溶液更合適，理由是______________________。

(2)實驗操作步驟如下：（X采用甲同學意見）。

①先在A、B中通一段時間空氣，再接上C、D；

②加稀硫酸反應；

③反應結束，通空氣足夠時間。該操作的目的是________________；

④將C中物質過濾、洗滌、干燥、稱重，得b g固體。以此計算，亞硫酸鈉樣品純度為_____________。

(3)乙同學指出，上述操作實驗結果偏大，原因是(用化學反應方程式表示)_____；改進的措施是__________________。

(4)依據乙同學意見改進方案后，乙同學又提出也可以通過稱量C裝置前后的質量差來分析結果。丙同學指出如此操作，實驗結果將偏小，原因是_______________。

(5)丙同學認為若以稱重前后差量來分析，可稱量D裝置，并從以下3方面調整：

①將C瓶試劑X換為______________。

②在D裝置后可以接________(填選項編號)。

a. 裝有無水氯化鈣的干燥管 b. 裝有堿石灰的干燥管

c. 裝有濃硫酸的洗氣瓶 d. 裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶

③先在C之前(含C)的裝置中通一段時間氣體，再接上D及之后的裝置。

Answer 1

【答案】BaSO3化學式量比CaSO3大，等物質的量情況下，稱量時的（系統）相對誤差小。（或者Ca(OH)2溶解度小，足量溶液中水較多，會使CaSO3溶解損耗略有所增大，帶來誤差影響。） 將B中的SO2全部趕入C中，使其被完全吸收 2BaSO3+O2=2BaSO4 將空氣先通過灼熱的銅網，再通入A；或者改通N2、H2等(此時就不用裝置A了) 通入的氣流會帶走部分水蒸氣，使質量差減小 濃硫酸 bc

【解析】

在裝置B中稀硫酸與樣品中Na2SO3反應產生Na2SO4、SO2、H2O，SO2被C中Ba(OH)2試劑吸收產生BaSO3沉淀，根據產生沉淀的質量計算樣品中Na2SO3的質量，進而可得Na2SO3的純度，裝置D中堿石灰吸收CO2，可以防止空氣中CO2對SO2測定的影響；為了防止裝置中空氣的影響及SO2滯留在裝置中不能完全被Ba(OH)2試劑吸收，要先在A、B裝置中通入一段時間，然后再連接B、C之間的橡膠管，反應完全后再通入空氣一段時間的空氣，據此分析解答。

(1)在C瓶試劑X的選擇上，甲同學認為使用足量的Ba(OH)2溶液比足量的Ca(OH)2溶液更合適，原因是BaSO3化學式量比CaSO3大，等物質的量情況下，稱量時的相對誤差小。(或者Ca(OH)2溶解度小，足量溶液中水較多，會使CaSO3溶解損耗略有所增大，帶來誤差影響。)

(2)③反應結束，通空氣足夠時間。該操作的目的是將B中的SO2全部趕入C中，使其被完全吸收，減小實驗誤差；

④將C中物質過濾、洗滌、干燥、稱重，得b g固體。n(BaSO3)=mol，則Na2SO3的質量為m(Na2SO3)=nM=mol×126 g/mol= g，所以亞硫酸鈉樣品純度為；

(3)乙同學指出，上述操作實驗結果偏大，原因是通入空氣排出裝置中的SO2氣體時，空氣中的O2將BaSO3氧化產生BaSO4，反應方程式為：2BaSO3+O2=2BaSO4；改進的措施是將空氣先通過灼熱的銅網，除去空氣中的O2，再通入A；或者改為通N2、H2等(此時就不用裝置A了)。

(4)依據乙同學意見改進方案后，乙同學又提出也可以通過稱量C裝置前后的質量差來分析結果。丙同學指出如此操作，實驗結果將偏小，原因是通入的氣流會帶走部分水蒸氣，使質量差減小；

(5)丙同學認為若以稱重前后差量來分析，可稱量D裝置，并從以下3方面調整：

將C瓶試劑X換為濃硫酸來吸收水分，用裝置D吸收反應產生的SO2氣體，為防止空氣中H2O對SO2吸收的影響，在D裝置后可以接裝有堿石灰的干燥管或裝有濃硫酸的洗氣瓶，故合理選項是bc。