Question

19．化學(xué)興趣小組同學(xué)運用類比學(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)改進了如圖所示的裝置進行實驗制取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）請你完成裝置改進的措施和理由：
①措施：在A、B之間加一個干燥管，作用產(chǎn)生二氧化硫沒有干燥，水蒸氣會與Na₂O₂反應(yīng)．
②措施：為確保C中的實驗現(xiàn)象發(fā)生，在B、C之間加一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶，作用除去SO₂氣體防止污染空氣．
（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2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂．
（3）任何的推論都要經(jīng)過檢驗，請完成對白色固體成分的探究：
限選實驗儀器與試劑：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^-1HCl、6mol•L^-1HNO₃、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：白色固體為Na₂SO₄ ；
假設(shè)3：白色固體為Na₂SO₃與Na₂SO₄的混合物．
②設(shè)計實驗方案證明以上三種假設(shè)，并按表格式寫出實驗操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論．

實驗操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：取少量白色固體于試管，加入過量3mol•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1mol•L-1BaCl2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．

Answer 1

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；
（3）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，水蒸氣會與Na₂O₂反應(yīng)；
②裝置C是驗證氧氣生成，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間加一個吸收裝置，用一個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；
（3）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證亞硫酸根離子的存在，實驗操作設(shè)計為：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：

實驗操作	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

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設(shè)計和實驗驗證分析判斷，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、理解能力及知識遷移能力．