Question

5．为了测定实验室长期存放的Na₂SO₃固体的纯度，准确称取W g固体样品，配成250mL溶液．设计了以下两种实验方案：
方案I：取25.00mL上述溶液，加入足量的用过量盐酸酸化的BaCl₂溶液，过滤、洗涤和干燥沉淀，称得沉淀的质量为m1g．
方案Ⅱ：取25.00mL上述溶液，加入过量的盐酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，过滤、洗涤和干燥沉淀，称重，其质量为m2g．
（1）配制250mL Na₂SO₃溶液时，必须用到的实验仪器有：烧杯、玻棒、胶头滴管、药匙、天平、250mL容量瓶．
（2）写出Na₂SO₃固体氧化变质的化学方程式2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ．
（3）方案I加入过量的盐酸酸化的BaCl₂溶液，目的是使SO₃^2-充分转化为气体，在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其操作是静置，在上层清液中再滴入氯化钡溶液，观察是否继续有沉淀生成．
（4）方案I中，若滤液浑浊，将导致测定结果偏高（选填“偏高”或“偏低”）．
（5）若操作正确，则m₁＜ m₂（选填“＞”、“＜”或“=”），原因是方案II中盐酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，将一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，导致BaSO₄质量增大．
（6）取25.00mL上述溶液，用酸性KMnO₄溶液滴定的方法测定Na₂SO₃的纯度．已知酸性条件下，KMnO₄通常被还原为Mn²⁺，则Na₂SO₃固体的纯度可表示为：$\frac{3.15Vc}{W}$×100%（V-KMnO₄溶液体积--mL，c-KMnO₄溶液浓度--mol/L）．（注明你的表达式中所用的有关符号的含义和单位）

Answer 1

分析 （1）配制250mL Na₂SO₃溶液时，用到的实验仪器有：烧杯、玻棒、胶头滴管、药匙、天平、250mL容量瓶；
（2）Na₂SO₃固体氧化变质生成硫酸钠；
（3）方案I是利用生成的硫酸钡沉淀计算样品中硫酸钠的质量，再计算亚硫酸钠的纯度，而亚硫酸钠也会与氯化钡反应生成沉淀，影响硫酸钡质量的测定，需要出去亚硫酸钠；
SO₄^2-完全沉淀时，上清液没有SO₄^2-，再加入氯化钡溶液也没有沉淀生成；
（4）方案I中，若滤液浑浊，说明滤液中含有硫酸钡，导致沉淀硫酸钡的质量偏小，计算样品中硫酸钠的质量偏小；
（5）酸性条件下，硝酸根将亚硫酸根氧化为硫酸根，导致硫酸钡质量增大；
（6）V-消耗KMnO₄溶液体积为 V mL，KMnO₄溶液浓度为c mol/L，计算高锰酸钾的物质的量，根据电子转移守恒计算Na₂SO₃的物质的量，进而计算样品的纯度．

解答 解：（1）用天平称量固体质量，用到药匙，在烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，用玻璃棒引流移入250mL容量瓶中，加水至刻度线1-2cm出改用胶头滴管定容，
故答案为：天平、250mL容量瓶；
（2）Na₂SO₃固体氧化变质生成硫酸钠，反应方程式为：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ，
故答案为：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄ ；
（3）方案I是利用生成的硫酸钡沉淀计算样品中硫酸钠的质量，再计算亚硫酸钠的纯度，而亚硫酸钠也会与氯化钡反应生成沉淀，影响硫酸钡质量的测定，需要出去亚硫酸钠，加入过量的盐酸酸化的BaCl₂溶液，目的是：使SO₃^2-充分转化为气体，在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其操作是：静置，在上层清液中再滴入氯化钡溶液，观察是否继续有沉淀生成，
故答案为：使SO₃^2-充分转化为气体；静置，在上层清液中再滴入氯化钡溶液，观察是否继续有沉淀生成；
（4）方案I中，若滤液浑浊，说明滤液中含有硫酸钡，导致沉淀硫酸钡的质量偏小，计算样品中硫酸钠的质量偏小，则计算亚硫酸钠的质量分数偏高，
故答案为：偏高；
（5）方案II中盐酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，将一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，导致BaSO₄质量增大，
故答案为：＜；方案II中盐酸提供H⁺，Ba（NO₃）₂提供NO₃^-形成稀HNO₃，将一部分SO₃^2-氧化成SO₄^2-，导致BaSO₄质量增大；
（6）V-消耗KMnO₄溶液体积为 V mL，KMnO₄溶液浓度为c mol/L，
则消耗高锰酸钾的物质的量为0.001V L×c mol/L=0.001Vc mol，根据电子转移守恒，Na₂SO₃的物质的量为0.001Vc mol×$\frac{5}{2}$=0.002.5Vc mol，其质量为0.002.5Vc mol×126g/mol=0.315Vc g，故250mL溶液中亚硫酸质量为0.315Vc g×$\frac{250mL}{25mL}$=3.15Vc g，则样品中亚硫酸钠的质量为$\frac{3.15Vc}{W}$×100%，
故答案为：$\frac{3.15Vc}{W}$×100%（V-KMnO₄溶液体积--mL，c-KMnO₄溶液浓度--mol/L）．

点评 本题考查物质含量测定实验，（6）中表达式为易错点，需要学生理解氧化还原反应滴定原理，题目侧重对实验原理与误差的分析，难度中等．