Question

化學(xué)興趣小組同學(xué)運(yùn)用類比學(xué)習(xí)的思想，探究過氧化鈉與二氧化硫的反應(yīng)．小組同學(xué)改進(jìn)了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制取SO₂的反應(yīng)．充分反應(yīng)，B中固體由淡黃色變?yōu)榘咨�（Na₂O₂完全反應(yīng)），將帶火星的木條插入試管C中，木條復(fù)燃．試回答下列問題：
（1）請(qǐng)你完成裝置改進(jìn)的措施和理由：
①措施：在A、B之間加一個(gè)干燥管，作用

 

．
②措施：為確保C中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生，在B、C之間加一個(gè)裝有

 

的洗氣瓶，作用

 

．
（2）某同學(xué)推斷該白色固體為Na₂SO₃，則其化學(xué)反應(yīng)方程式是

 

．
（3）任何的推論都要經(jīng)過檢驗(yàn)，請(qǐng)完成對(duì)白色固體成分的探究：
限選實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：燒杯、試管、藥匙、滴管、酒精燈、帶單孔膠塞的導(dǎo)管、棉花、試管夾；3mol?L^-1 HCl、6mol?L^-1 HNO₃、NaOH稀溶液、蒸餾水、1mol?L^-1 BaCl₂ 溶液、澄清石灰水、品紅溶液．
①提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：白色固體為Na₂SO₃；       
假設(shè)2：

 

；
假設(shè)3：白色固體為Na₂SO₃與Na₂SO₄ 的混合物．
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明以上三種假設(shè)，并按下表格式寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：取少量白色固體于試管，加入   ，塞上單孔膠塞，將生成的氣體通入   ．	若   ，說明白色固體含有Na2SO3，則   成立，若無該現(xiàn)象，則   成立．
步驟2：在步驟1反應(yīng)后的溶液加入   ．	若   ，則說明白色固體含Na2SO4．結(jié)合步驟1的結(jié)論，則   成立，若無該現(xiàn)象，則   成立．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）①裝置A是二氧化硫的發(fā)生裝置，生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，AB間需要加一個(gè)干燥裝置，避免水蒸氣的存在影響探究二氧化硫和過氧化鈉的反應(yīng)；
②裝置C是驗(yàn)證氧氣生成，A中生成的二氧化硫氣體是污染性氣體，不能排放到空氣中；在BC間加一個(gè)吸收裝置；
（2）類比二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和氧氣；
①依據(jù)類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應(yīng)可以生成硫酸鈉，據(jù)此推斷白色固體可能的組成；
②利用亞硫酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體驗(yàn)證亞硫酸根離子的存在，依據(jù)硫酸根離子和氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀驗(yàn)證硫酸根離子的存在．

解答： 解：（1）①裝置A是二氧化硫的發(fā)生裝置，生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，AB間需要加一個(gè)干燥裝置，避免水蒸氣的存在影響探究二氧化硫和過氧化鈉的反應(yīng)，
故答案為：產(chǎn)生二氧化硫沒有干燥，水蒸氣會(huì)與Na₂O₂反應(yīng)；
②裝置C是驗(yàn)證氧氣生成，A中生成的二氧化硫氣體是污染性氣體，不能排放到空氣中；在BC間加一個(gè)吸收裝置，用一個(gè)盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶吸收二氧化硫，
故答案為：NaOH溶液；除去SO₂氣體，防止污染空氣；
（2）化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
①依據(jù)類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應(yīng)可以生成硫酸鈉，據(jù)此推斷白色固體可能的組成為：亞硫酸鈉、硫酸鈉、亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物，所以假設(shè)2為：白色固體為Na₂SO₄，
故答案為：白色固體為Na₂SO₄ ；
②依據(jù)硫酸根離子和氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀驗(yàn)證硫酸根離子的存在；利用亞硫酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體驗(yàn)證亞硫酸根離子的存在，實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)為：步驟1：取少量白色固體于試管，加入過量3 mol?L^-1的稀鹽酸，塞上單孔膠塞，將生成的氣體通入品紅溶液，若有能使品紅溶液褪色的無色氣體生成，說明白色固體含有Na₂SO₃．則假設(shè)1或3成立，若無該現(xiàn)象，則假設(shè)2成立；
步驟2：在步驟1反應(yīng)后的溶液加入1 mol?L^-1 BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則說明白色固體含Na₂SO₄，結(jié)合步驟1的結(jié)論，則假設(shè)3成立，若無該現(xiàn)象，則假設(shè)1成立，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
過量3mol?L-1的稀鹽酸； 品紅溶液．	有能使品紅溶液褪色的無色氣體生成；假設(shè)1或3； 假設(shè)2
1 mol?L-1 BaCl2溶液	有白色沉淀生成；假設(shè)3； 假設(shè)1；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析判斷，題目難度中等，明確二氧化硫、二氧化碳和過氧化鈉性質(zhì)的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及知識(shí)遷移能力．