《2025年步步高大二轮专题复习化学》

2.(2022·河北，14)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量，设计实验如下:

①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水；锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液，并预加0.30 mL 0.010 00 mol·L⁻¹的碘标准溶液，搅拌。
②以0.2 L·min⁻¹流速通氮气，再加入过量磷酸，加热并保持微沸，同时用碘标准溶液滴定，至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验，消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量$Na_2SO_3$替代香菇样品，重复上述步骤，测得$SO_2$的平均回收率为95％。
已知：$K_{a1}(H_3PO_4)=7.1×10^{-3}$，$K_{a1}(H_2SO_3)=1.3×10^{-2}$
回答下列问题：
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为____________、____________________。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为__________（填标号）。
A. 250 mL B. 500 mL C. 1 000 mL
(3)解释加入$H_3PO_4$，能够生成$SO_2$的原因：______________________________。
(4)滴定管在使用前需要__________、洗涤、润洗；滴定终点时溶液的颜色为__________；滴定反应的离子方程式为______________________________。
(5)若先加磷酸再通氮气，会使测定结果__________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
(6)该样品中亚硫酸盐含量为__________ mg·kg⁻¹（以$SO_2$计，结果保留三位有效数字）。

答案： 2.（1）球形冷凝管 酸式滴定管 （2）C （3）加入$H_{3}PO_{4}$后，溶液中存在化学平衡$2H_{3}PO_{4}+Na_{2}SO_{3}\rightleftharpoons 2NaH_{2}PO_{4}+H_{2}SO_{3}$、$H_{2}SO_{3}\rightleftharpoons SO_{2}+H_{2}O$，$SO_{2}$的溶解度随着温度升高而减小，$SO_{2}$逸出后，促进了两化学平衡向右移动，最终生成$SO_{2}$气体 （4）检漏 蓝色 $I_{2}+SO_{2}+2H_{2}O = 2I^{-}+4H^{+}+SO_{4}^{2 - }$ （5）偏低 （6）80.8
解析 由题中信息可知，检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成$SO_{2}$，用氮气将$SO_{2}$排入到锥形瓶中被水吸收，最后用碘标准溶液滴定，测出样品中亚硫酸盐含量。（2）三颈烧瓶中加入$10.00\ g$香菇样品和$400\ mL$水，向其中加入$H_{3}PO_{4}$的体积不超过$10\ mL$。在加热时，三颈烧瓶中的液体不能超过其容积的$\frac{2}{3}$，因此，三颈烧瓶适宜的规格为$1000\ mL$，选C。
（3）虽然$K_{a1}(H_{3}PO_{4}) = 7.1\times10^{-3}\lt K_{a1}(H_{2}SO_{3}) = 1.3\times10^{-2}$，但是$H_{3}PO_{4}$为难挥发性的酸，而$H_{2}SO_{3}$易分解为$SO_{2}$和水，$SO_{2}$的溶解度随着温度升高而减小，$SO_{2}$逸出后，促进了化学平衡$H_{2}SO_{3}\rightleftharpoons SO_{2}+H_{2}O$向右移动。（4）滴定管在使用前需要检漏、洗涤、润洗；滴定前，溶液中的碘被$SO_{2}$还原为碘离子，溶液的颜色为无色，滴定终点时，过量的半滴碘标准溶液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟之内不变色，因此，滴定终点时溶液为蓝色；滴定反应的离子方程式为$I_{2}+SO_{2}+2H_{2}O = 2I^{-}+4H^{+}+SO_{4}^{2 - }$。（5）若先加磷酸再通氮气，则不能将装置中的空气及时排出，有部分亚硫酸盐和$SO_{2}$被装置中的氧气氧化，碘标准溶液的消耗量将减少，因此会使测定结果偏低。（6）实验中$SO_{2}$消耗的碘标准溶液的体积为$0.30\ mL + 1.00\ mL = 1.30\ mL$，减去空白实验消耗的$0.10\ mL$，则实际消耗碘标准溶液的体积为$1.20\ mL$，根据反应$I_{2}+SO_{2}+2H_{2}O = 2I^{-}+4H^{+}+SO_{4}^{2 - }$可以计算出$n(SO_{2}) = n(I_{2}) = 1.20\times10^{-3}\ L\times0.0100\ mol\cdot L^{-1}=1.20\times10^{-5}\ mol$，由于$SO_{2}$的平均回收率为$95\%$，则实际生成的$n(SO_{2})=\frac{1.20\times10^{-5}\ mol}{0.95}\approx1.263\times10^{-5}\ mol$，则根据$S$元素守恒可知，该样品中亚硫酸盐含量为$\frac{1.263\times10^{-5}\ mol\times64\ g\cdot mol^{-1}\times1000\ mg\cdot g^{-1}}{10.00\ g\times10^{-3}\ kg\cdot g^{-1}}\approx80.8\ mg\cdot kg^{-1}$。