直接購買焦亞硫酸鈉食品新增劑作為二氧化硫發生劑,是業餘條件下很有效,也比較安全的方法。
焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)又稱偏重亞硫酸鈉,可以看作焦亞硫酸(H2S2O5)的鈉鹽,也可以看作兩分子亞硫酸氫鈉(NaHSO3)失去一分子水的產物,從亞硫酸氫鈉濃溶液中結晶析出亞硫酸氫鈉晶體時,很容易發生失水,實際上析出物的主要成分是Na2S2O5,甚至有資料認為固體亞硫酸氫鈉根本不存在,固態下只存在Na2S2O5。
焦亞硫酸鈉溶於水後,又重新發生水解反應得到亞硫酸氫鈉:
Na2S2O5 + H2O = 2NaHSO3
因此焦亞硫酸鈉的水溶液也就是亞硫酸氫鈉水溶液,在水溶液中二者可以相互代用。焦亞硫酸鈉和酸的反應,與亞硫酸氫鈉和酸的反應,本質基本相同。焦亞硫酸鈉是一種很常見的食品新增劑,廣泛在某些食品中用作二氧化硫發生劑,起到抗氧化、漂白、防腐等作用,因此很容易買到。
由於亞硫酸不穩定容易分解,二氧化硫容易從水溶液中逸出,只要將焦亞硫酸鈉與一種不揮發的酸(中強酸即可)反應,即可很容易地製得二氧化硫,必要時可加微熱以促使二氧化硫充分逸出。
一個簡單的實驗方案(筆者曾實驗透過,但必須在通風處進行!):
在125ml—250ml的蒸餾燒瓶中,倒入粗略稱取的約10g左右食品新增劑焦亞硫酸鈉(略多於0.05mol)粉末,用插有分液漏斗的單孔塞塞住蒸餾燒瓶上口,蒸餾燒瓶支管接導氣管以匯出生成的二氧化硫,將蒸餾燒瓶用鐵夾固定在鐵架臺上,蒸餾燒瓶底部放置在鐵圈石棉網上,鐵圈石棉網下放置酒精燈等熱源,但暫時不要加熱,最後檢查裝置的氣密性。如果沒有蒸餾燒瓶,也可以直接用中學化學實驗中製取氯氣的裝置,用圓底燒瓶或者錐形瓶,但需要用雙孔塞。
粗略量取約10ml 85%濃磷酸(約0.15mol),注入約20ml水中,配製成約1:2的稀磷酸溶液。如果沒有濃磷酸,可粗略稱取20g左右一水合硫酸氫鈉試劑(NaHSO4·H2O,市售試劑硫酸氫鈉一般都是一水合硫酸氫鈉,20g一水合硫酸氫鈉略少於0.15mol),置小燒杯中,加30ml左右的熱水,攪拌待其充分溶解(硫酸氫鈉在水中有很高的溶解度,熱水中溶解度更高),配製成硫酸氫鈉的濃溶液。
將稀磷酸溶液,或者硫酸氫鈉濃溶液注入分液漏斗,然後小心旋轉分液漏斗的旋塞,將磷酸或者硫酸氫鈉溶液滴加到焦亞硫酸鈉粉末上,反應就會立即開始,一開始反應較為劇烈,產生大量氣泡,因此要控制好滴加速度,待溶液滴加完成,反應緩慢後,可用酒精燈等熱源微熱蒸餾燒瓶,以使得二氧化硫充分逸出,直到加熱情況下也很少產生氣泡為止。
從導氣管匯出的二氧化硫氣體即可用於各種實驗,此方法可製得約0.1mol二氧化硫,由於酸的用量是過量的,因此二氧化硫的收率較高,反應如下:
Na2S2O5 + 2H3PO4 = 2NaH2PO4 + H2O + 2SO2↑
Na2S2O5 + 2NaHSO4 = 2Na2SO4 + H2O + 2SO2↑
最後再提醒一遍:注意安全!二氧化硫有強烈的刺激性,實驗必須在通風處進行!磷酸或者硫酸氫鈉溶液的腐蝕性雖然較小,但操作時仍應小心,如果不慎沾到面板上應立即用大量水洗滌。不要直接用未經稀釋的濃磷酸與焦亞硫酸鈉粉末反應,否則會產生大量泡沫,容易失控冒料!
直接購買焦亞硫酸鈉食品新增劑作為二氧化硫發生劑,是業餘條件下很有效,也比較安全的方法。
焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)又稱偏重亞硫酸鈉,可以看作焦亞硫酸(H2S2O5)的鈉鹽,也可以看作兩分子亞硫酸氫鈉(NaHSO3)失去一分子水的產物,從亞硫酸氫鈉濃溶液中結晶析出亞硫酸氫鈉晶體時,很容易發生失水,實際上析出物的主要成分是Na2S2O5,甚至有資料認為固體亞硫酸氫鈉根本不存在,固態下只存在Na2S2O5。
焦亞硫酸鈉溶於水後,又重新發生水解反應得到亞硫酸氫鈉:
Na2S2O5 + H2O = 2NaHSO3
因此焦亞硫酸鈉的水溶液也就是亞硫酸氫鈉水溶液,在水溶液中二者可以相互代用。焦亞硫酸鈉和酸的反應,與亞硫酸氫鈉和酸的反應,本質基本相同。焦亞硫酸鈉是一種很常見的食品新增劑,廣泛在某些食品中用作二氧化硫發生劑,起到抗氧化、漂白、防腐等作用,因此很容易買到。
由於亞硫酸不穩定容易分解,二氧化硫容易從水溶液中逸出,只要將焦亞硫酸鈉與一種不揮發的酸(中強酸即可)反應,即可很容易地製得二氧化硫,必要時可加微熱以促使二氧化硫充分逸出。
一個簡單的實驗方案(筆者曾實驗透過,但必須在通風處進行!):
在125ml—250ml的蒸餾燒瓶中,倒入粗略稱取的約10g左右食品新增劑焦亞硫酸鈉(略多於0.05mol)粉末,用插有分液漏斗的單孔塞塞住蒸餾燒瓶上口,蒸餾燒瓶支管接導氣管以匯出生成的二氧化硫,將蒸餾燒瓶用鐵夾固定在鐵架臺上,蒸餾燒瓶底部放置在鐵圈石棉網上,鐵圈石棉網下放置酒精燈等熱源,但暫時不要加熱,最後檢查裝置的氣密性。如果沒有蒸餾燒瓶,也可以直接用中學化學實驗中製取氯氣的裝置,用圓底燒瓶或者錐形瓶,但需要用雙孔塞。
粗略量取約10ml 85%濃磷酸(約0.15mol),注入約20ml水中,配製成約1:2的稀磷酸溶液。如果沒有濃磷酸,可粗略稱取20g左右一水合硫酸氫鈉試劑(NaHSO4·H2O,市售試劑硫酸氫鈉一般都是一水合硫酸氫鈉,20g一水合硫酸氫鈉略少於0.15mol),置小燒杯中,加30ml左右的熱水,攪拌待其充分溶解(硫酸氫鈉在水中有很高的溶解度,熱水中溶解度更高),配製成硫酸氫鈉的濃溶液。
將稀磷酸溶液,或者硫酸氫鈉濃溶液注入分液漏斗,然後小心旋轉分液漏斗的旋塞,將磷酸或者硫酸氫鈉溶液滴加到焦亞硫酸鈉粉末上,反應就會立即開始,一開始反應較為劇烈,產生大量氣泡,因此要控制好滴加速度,待溶液滴加完成,反應緩慢後,可用酒精燈等熱源微熱蒸餾燒瓶,以使得二氧化硫充分逸出,直到加熱情況下也很少產生氣泡為止。
從導氣管匯出的二氧化硫氣體即可用於各種實驗,此方法可製得約0.1mol二氧化硫,由於酸的用量是過量的,因此二氧化硫的收率較高,反應如下:
Na2S2O5 + 2H3PO4 = 2NaH2PO4 + H2O + 2SO2↑
Na2S2O5 + 2NaHSO4 = 2Na2SO4 + H2O + 2SO2↑
最後再提醒一遍:注意安全!二氧化硫有強烈的刺激性,實驗必須在通風處進行!磷酸或者硫酸氫鈉溶液的腐蝕性雖然較小,但操作時仍應小心,如果不慎沾到面板上應立即用大量水洗滌。不要直接用未經稀釋的濃磷酸與焦亞硫酸鈉粉末反應,否則會產生大量泡沫,容易失控冒料!