Hai hợp chất sulfur(IV) phổ biến được ứng dụng rộng rãi làm chất chống oxi hóa và phụ gia bảo quản

Hai hợp chất sulfur(IV) phổ biến được ứng dụng rộng rãi làm chất chống oxi hóa và phụ gia bảo quản thực phẩm (chống nấm mốc, ức chế vi sinh vật) là sodium sulfite (Na₂SO₃) và sodium metabisulfite (Na₂S₂O₅). Trong quá trình bảo quản, các hợp chất này có thể hấp thụ hơi nước trong không khí và sulfur(IV) có thể bị oxygen trong không khí oxi hóa thành sulfur(VI). Giả sử các quá trình oxi hóa xảy ra theo các phương trình:
2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂SO₄;
Na₂S₂O₅ + O₂ + H₂O → 2NaHSO₄
Quan sát các lọ hóa chất này để lâu trong phòng thí nghiệm, An nhận thấy hai chất đều có hiện tượng chảy rữa, vón cục và tăng khối lượng ở các mức độ khác nhau. Dựa vào hiểu biết của bản thân và hiện tượng quan sát được, An đề xuất giả thuyết: “Trong cùng thời gian và điều kiện bảo quản, phần trăm S(IV) bị oxi hóa trong Na₂SO₃ nhỏ hơn trong Na₂S₂O₅”. Để kiểm chứng giả thuyết trên, An cân chính xác mỗi chất tinh khiết (m₀ gam) rồi cho vào hai lọ sạch có nắp nhưng không đậy kín hoàn toàn, đặt trong cùng điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của phòng thí nghiệm. Mẫu X chứa Na₂SO₃, mẫu Y chứa Na₂S₂O₅. Sau 2 tháng bảo quản, An tiến hành thí nghiệm lần lượt với mẫu X và mẫu Y theo các bước:
• Bước 1: Cân và xác định lại khối lượng mẫu trong lọ, thu được khối lượng m₁ gam. Hòa tan hoàn toàn lượng mẫu và pha thành 100,0mL dung dịch trong bình định mức.
• Bước 2: Lấy chính xác 10,00mL dung dịch thu được ở Bước 1 vào bình tam giác. Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn I₂ 0,0500M. Khi dung dịch có màu vàng nhạt, thêm khoảng 1 mL dung dịch hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độ đến khi màu xanh tím xuất hiện và bền khoảng 30 s thì dừng. Ghi lại thể tích dung dịch I₂ đã dùng. Lặp lại phép chuẩn độ thêm hai lần nữa. Lấy thể tích trung bình (V_tb, mL) của dung dịch I₂ sau ba lần chuẩn độ. Phản ứng chuẩn độ: SO₃^2- + I₂ + H₂O → SO₄^2- + 2I^– + 2H⁺
Khi hòa tan Na₂S₂O₅ trong nước, ion S₂O₅^2- thủy phân hoàn toàn, tạo ra các dạng sulfur(IV) như HSO₃^– và SO₃^2-. Do đó, tổng lượng sulfur (IV) trong dung dịch được xác định thông qua lượng I₂ đã phản ứng. Kết quả thí nghiệm:

Biết rằng: Trong quá trình bảo quản, các mẫu X, Y chỉ xảy ra hai quá trình: bị oxi hóa bởi oxygen trong không khí và hấp thụ nước. Ion S₂O₅^2- thủy phân hoàn toàn trong nước tạo ra 2 mol sulfur(IV) dưới dạng HSO₃^– và SO₃^2-. Phần trăm sulfur(IV) bị oxi hóa trong mỗi mẫu được xác định bằng tỉ số phần trăm giữa số mol sulfur(IV) đã bị oxi hóa và tổng số mol sulfur(IV) trong mẫu ban đầu. Đối với mẫu X, phần trăm sulfur(IV) bị oxi hóa là x%.
a) Tại điểm kết thúc chuẩn độ, toàn bộ sulfur(IV) có tính khử trong phần dung dịch mẫu đã phản ứng với I₂.
b) Giá trị của x là 24,0 (các kết quả tính toán trung gian không làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng làm tròn đến hàng phần mười).
c) Ngoài việc xác định được khối lượng O₂ đã phản ứng, kết quả thí nghiệm còn cho phép xác định khối lượng H₂O đã được mỗi mẫu hấp thụ sau 2 tháng bảo quản.
d) Kết quả thí nghiệm thu được phù hợp với và ủng hộ giả thuyết của An.