1、
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ZnO22-。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___。
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
(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。
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