Question

【題目】次硫酸氫鈉甲醛(aNaHSO2bHCHOcH2O)在印染、醫藥以及原子能工業中應用廣泛。以Na2SO3、SO2、HCHO和鋅粉為原料制備次硫酸氫鈉甲醛的實驗步驟如下：

步驟1：在如圖所示裝置的燒瓶中加入一定量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甲醛溶液，在80~90℃下，反應約3h，冷卻至室溫，抽濾。

步驟3：將濾液真空蒸發濃縮，冷卻結晶。

（1）裝置B的燒杯中應加入的溶液是___。

（2）步驟2中加入鋅粉時有NaHSO2和Zn(OH)2生成。

①寫出加入鋅粉時發生反應的化學方程式：___。

②生成的Zn(OH)2會覆蓋在鋅粉表面阻止反應進行，防止該現象發生的措施是___。

（3）冷凝管中回流的主要物質除H2O外，還有___（填化學式）。

（4）步驟3中次硫酸氫鈉甲醛不在敞口容器中蒸發濃縮的原因是___。

（5）步驟2抽濾所得濾渣的成分為Zn和Zn(OH)2，利用濾渣制備ZnO的實驗步驟為：將濾渣置于燒杯中，___，900℃煅燒。（已知：Zn與鋁類似，能與NaOH溶液反應；Zn2+開始沉淀的pH為5.9，沉淀完全的pH為8.9，pH>11時，Zn(OH)2能生成ZnO22-。實驗中須使用的試劑有1.0molL-1NaOH溶液、1.0molL-1HCl溶液、水）

（6）產物組成測定實驗：

準確稱取1.5400g樣品，溶于水配成l00mL溶液；取25.00mL樣品溶液經AHMT分光光度法測得溶液吸光度A=0.4000(如圖）；另取25.00mL樣品溶液，加入過量碘水后，加入BaCl2溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重得到BaSO4固體0.5825g。

①樣品溶液HCHO濃度為___molL-1。

②通過計算確定aNaHSO2·bHCHOcH2O的化學式為___。

Answer 1

【答案】NaOH溶液(或Na2CO3溶液) Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2 加快攪拌的速度 HCHO 次硫酸氫鈉甲醛被空氣中氧氣氧化 向燒杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次[或向燒杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次 0.1000 NaHSO2·HCHO·2H2O

【解析】

(1)未反應的二氧化硫是酸性氧化物能和堿溶液反應；

(2)①NaHSO3溶液與鋅粉反應生成NaHSO2和Zn(OH)2；

②防止生成的Zn(OH)2會覆蓋在鋅粉表面阻止反應進行；

(3)甲醛易揮發，據此分析；

(4)次硫酸氫鈉甲醛具有強還原性，遇到空氣中的氧氣易被氧化；

(5)從充分利用原料著手，結合已知信息，利用Zn(OH)2受熱分解生成ZnO分析設計實驗；

(6)①樣品溶液經AHMT分光光度法測得溶液吸光度A=0.4000，根據圖示可知濃度；

②根據元素守恒結合物質之間的反應情況來計算。

(1)實驗中未反應的二氧化硫會通過導管進入裝置B，可以用NaOH溶液(或Na2CO3溶液)吸收二氧化硫，以防止污染空氣，故答案為：NaOH溶液(或Na2CO3溶液)；

(2)①NaHSO3溶液與鋅粉反應生成NaHSO2和Zn(OH)2，反應中S元素的化合價由+4價降為+2價，Zn元素的化合價由0價升至+2價，根據得失電子守恒、原子守恒，化學反應方程式為：Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2，故答案為：Zn＋NaHSO3＋H2O=NaHSO2＋Zn(OH)2；

②為防止生成的Zn(OH)2會覆蓋在鋅粉表面阻止反應進行，可以快速攪拌避免氫氧化鋅在鋅粉表面沉積，故答案為：加快攪拌的速度；

(3)甲醛易揮發，在80～90 ℃下會大量揮發，加冷凝管可以使甲醛冷凝回流，提高甲醛利用率，故答案為：HCHO；

(4)次硫酸氫鈉甲醛具有強還原性，在敞口容器中蒸發濃縮，遇到空氣中的氧氣易被氧化變質，故答案為：次硫酸氫鈉甲醛被空氣中氧氣氧化；

(5)為了使Zn和氫氧化鋅盡可能轉化為ZnO，結合Zn和氫氧化鋅的性質，可以先加鹽酸使濾渣完全溶解，后加NaOH溶液調節pH使Zn元素完全轉化成氫氧化鋅沉淀（或先加NaOH溶液使濾渣完全溶解，后加鹽酸調節pH使Zn元素完全轉化成氫氧化鋅沉淀），故實驗步驟為：向燒杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次[或向燒杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次，故答案為：向燒杯中加入1.0mol·L-1HCl溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1NaOH溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次[或向燒杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，充分攪拌至固體完全溶解。向所得溶液中滴加1.0mol·L-1HCl溶液，調節溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)。過濾、用水洗滌固體2～3次；

(6)①25.00mL樣品溶液經AHMT分光光度法測得溶液吸光度A=0.4000，根據圖示可知，樣品溶液HCHO濃度為0.1000molL-1，故答案為：0.1000；

②25．00 mL溶液中：根據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，所以次硫酸氫鈉甲醛的化學式為NaHSO2·HCHO·2H2O，故答案為：NaHSO2·HCHO·2H2O。