Question

12．次硫酸氫鈉甲醛（aNaHSO₂•bHCHO•cH₂O）俗稱吊白塊，有較強的還原性．它常溫下比較穩(wěn)定，在120℃以上分解成亞硝酸鹽．以Na₂SO₃、SO₂、HCHO和鋅粉為原料可制備次硫酸氫鈉甲醛．實驗步驟如下：
步驟1：在燒瓶中（裝置如圖所示）加入一定量的Na₂SO₃和水，攪拌溶解，緩慢通入SO₂，至溶液pH約為4，制得NaHSO₃溶液
步驟2：將裝置A中導氣管換成橡皮塞，向燒瓶中加入稍過量的鋅粉和一定量的甲醛溶液，在80～90℃下，反應約3h，冷卻至室溫．
步驟3：過濾，將濾液真空蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶．
（1）要完成步驟1和步驟2的實驗，除圖中裝置儀器外，還需要使用到的玻璃儀器有溫度計（填名稱）
（2）步驟2采取水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，便于控制加熱溫度．分析不能用酒精燈直接加熱的原因酒精燈加熱溫度較高，一方面，不利于SO₂的溶解吸收，另一方面，在高溫下產(chǎn)物易分解．
（3）有人將燒瓶中通入SO₂的導氣管末端換成了多孔球泡，這樣設計的目的是增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率．
（4）步驟3濾液不在敞口容器中進行蒸發(fā)濃縮的原因是防止溫度過高時產(chǎn)物分解，也防止氧氣將產(chǎn)物氧化．
（5）某同學為確定次硫酸氫鈉甲醛的組成，進行了如下實驗：
①準確稱取1.8400g樣品，完全溶于水配成100mL溶液；
②取25.00mL所配溶液，用分光光度法測得甲醛的物質(zhì)的量濃度為0.20mol•L^-1；
③另取25.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應后，再加入BaCl₂溶液充分反應，得到0.5825g白色沉淀．
其反應原理為：aNaHSO₂•bHCHO•cH₂O+I₂→NaHSO₄+HI+HCHO+H₂O（未配平）．通過計算可知次硫酸氫鈉甲醛的化學式為NaHSO₂•2HCHO•2H₂O．

Answer 1

分析 制備次硫酸氫鈉甲醛，圖中裝置作用：A為三頸燒瓶，冷凝水從下口進水，有利于冷水在冷凝器中存在，冷凝效果好，在燒瓶中制得次硫酸氫鈉甲醛，多孔球泡增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率，尾氣二氧化硫，不能直接排放到大氣中，用堿液吸收，加倒扣的漏斗是防止倒流．
（1）根據(jù)反應條件選擇所需玻璃儀器，制備次硫酸氫鈉甲醛，步驟2中在80～90℃下，反應約3h，需要控制溫度，需用溫度計；
（2）制備次硫酸氫鈉甲醛，需在80～90℃下進行，反應溫度小于沸水溫度，可用水浴，水浴受熱均勻，便于控制加熱溫度，在高溫下產(chǎn)物易分解，不能用酒精燈直接加熱，同時，酒精燈加熱溫度較高，不利于SO₂的溶解吸收；
（3）多孔球泡可以增大氣體與液體的接觸面積，加快氣體的吸收速率；
（4）次硫酸氫鈉甲醛在高溫下易分解，具有強還原性，遇到空氣中的氧氣易被氧化；
（5）取25.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應后，再加入BaCl₂溶液充分反應，得到0.5825g白色沉淀為硫酸鋇沉淀，根據(jù)元素守恒結合aNaHSO₂•bHCHO•cH₂O+I₂→NaHSO₄+HI+HCHO+H₂O反應計算．

解答 解：（1）步驟1：在燒瓶中（裝置如圖所示）加入一定量的Na₂SO₃和水，攪拌溶解，緩慢通入SO₂，至溶液pH約為4，制得NaHSO₃溶液，用到的玻璃儀器為：燒瓶、攪拌棒，
裝置圖示已經(jīng)含有，
步驟2：步驟2中在80～90℃下，反應約3h，需要控制溫度，需用溫度計，圖中裝置儀器沒有該儀器，所以還需溫度計，
故答案為：溫度計；
（2）反應溫度低于沸水溫度，可用水浴，次硫酸氫鈉甲醛具有強還原性，且在120℃以上發(fā)生分解，需要控制溫度，制備次硫酸氫鈉甲醛，需在80～90℃下進行，符合水浴條件，水浴加熱，可以使反應受熱均勻，容易控制溫度，若用酒精燈加熱溫度較高，會不利于SO₂的溶解吸收，
故答案為：受熱均勻，便于控制加熱溫度；酒精燈加熱溫度較高，一方面，不利于SO₂的溶解吸收，另一方面，在高溫下產(chǎn)物易分解；
（3）多孔球泡因多孔的結構，可以增大氣體與液體的接觸面積，加快氣體的吸收速率，
故答案為：增大氣體與溶液的接觸面積，加快氣體的吸收速率；
（4）次硫酸氫鈉甲醛在120℃以上分解成亞硝酸鹽，本身具有強還原性，遇到空氣中的氧氣易被氧化，所以步驟3中在真空容器中蒸發(fā)濃縮的原因是防止溫度過高使產(chǎn)物分解，也防止氧氣將產(chǎn)物氧化，
故答案為：防止溫度過高時產(chǎn)物分解，也防止氧氣將產(chǎn)物氧化；
（5）aNaHSO₂•bHCHO•cH₂O+I₂→NaHSO₄+HI+HCHO+H₂O，取25.00mL所配溶液，加入過量碘完全反應后，再加入BaCl₂溶液充分反應，得到0.5825g白色沉淀為硫酸鋇，
根據(jù)硫原子守恒，25.00mL的溶液中，NaHSO₂的物質(zhì)的量和NaHSO₄的量是相等的，即為$\frac{0.5825g}{233g/mol}$=0.0025mol，在100mL溶液中，NaHSO₂的物質(zhì)的量為4×0.0025mol=0.01mol，用分光光度法測得甲醛的物質(zhì)的量濃度為0.20mol•L^-1，所以甲醛的物質(zhì)的量為0.02mol，水的物質(zhì)的量為：$\frac{1}{18}$（1.840g-88g/mol×0.01mol-30g/mol×0.02mol）=0.02mol，所以a：b：c=1：1：2，次硫酸氫鈉甲醛的組成為：NaHSO₂•HCHO•2H₂O．
故答案為：NaHSO₂•2HCHO•2H₂O．

點評 本題考查了實驗制備方案的設計，實驗步驟的操作，儀器使用方法，反應過程中的物質(zhì)判斷，側重學生分析和解決問題的能力的考查，難點為通過計算確定有關物質(zhì)的分子式，題目難度中等．