Question

某研究性學習小組的同學想通過如圖1實驗裝置探究SO₂與Na₂O₂反應的產物．（夾持裝置已略去，裝置的氣密性良好）

Ⅰ．實驗中裝置B可吸收水分，干燥SO₂氣體，其目的是

 

．裝置D除了吸收過量的SO₂，避免污染空氣外，還起到的作用是

 

．
Ⅱ．對C中固體產物提出如下假設：（假設Na₂O₂已全部反應）
假設1：

 

；
假設2：只有Na₂SO₄；
假設3：既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄．
（1）甲同學認為SO₂與Na₂O₂的反應不同于CO₂，應為假設2成立，請據此寫出C中所發生反應的化學方程式：

 

．
（2）若假設2成立，為確定C中固體產物的成分，甲同學設計如圖2實驗：
得出結論：C中固體產物只有Na₂SO₄．該方案是否合理？答：

 

．（填“是”或“否”）理由是

 

．
（3）乙同學為證明假設3成立，設計如下實驗．實驗步驟和結論為：
①取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解；
②滴加過量的1mol?L^-1BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明C中固體產物中有

 

；
③滴加適量的1mol?L^-1稀鹽酸，若白色沉淀部分溶解，并產生刺激性氣味氣體，則證明C中固體產物中有

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ．水能和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣，干擾實驗檢驗，裝置B中濃硫酸可以吸收水蒸氣；空氣中二氧化碳、水能夠與過氧化鈉反應，干擾裝置C中二氧化硫與過氧化鈉的反應；
Ⅱ．根據假設2、假設3進行判斷假設1的內容；
（1）假設2生成了硫酸鈉，反應物為過氧化鈉和二氧化硫，據此寫出反應的化學方程式；
（2）硝酸根離子在酸性條件下能夠將亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇，干擾的檢驗；
（3）②亞硫酸鋇和硫酸鋇都是不溶物，只能證明C中至少含有亞硫酸鈉和硫酸鈉中的一種；
③部分溶解的為亞硫酸鋇，不溶物為硫酸鋇，從而證明C中含有亞硫酸鈉和硫酸鈉．

解答： Ⅰ．A裝置中產生的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，水能和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣，B裝置中濃硫酸具有吸水性，可吸收水蒸氣；
空氣中含有二氧化碳和水蒸氣，堿石灰是干燥劑，所以能吸收水分，防止水蒸氣的干擾，堿石灰能和二氧化碳反應，防止二氧化碳的干擾，所以裝置D的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應，
故答案為：防止水蒸氣與Na₂O₂反應；防止空氣中的水和CO₂進入玻璃管C；
Ⅱ．根據題給假設2、假設3可知假設1應該為：只有Na₂SO₃，
故答案為：只有Na₂SO₃；
（1）若假設2成立，二氧化硫和過氧化鈉反應生成硫酸鈉，反應的化學方程式為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，
故答案為：SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄；
（2）硝酸有強氧化性，加入鹽酸后硝酸根離子在酸性條件下能把亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，所以該方案不合理，
故答案為：否；NO₃^-在酸性條件下可將BaSO₃氧化成BaSO₄或硝酸根在酸性條件下具有強氧化性；
（3）乙同學為證明假設3成立，設計如下實驗：實驗步驟和結論為：①取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解；
②滴加過量的1mol?L^-1BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，由于硫酸鋇和亞硫酸鋇均為不溶于水的白色固體，則證明C中固體產物中Na₂SO₃和Na₂SO₄至少有一種，
故答案為：Na₂SO₃和Na₂SO₄至少有一種；
③滴加適量的1mol?L^-1稀鹽酸，若白色沉淀部分溶解，并產生刺激性氣味氣體，溶解的為亞硫酸鋇，不溶的為硫酸鋇，則證明C中固體產物中既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，
故答案為：既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄．

點評：本題通過過氧化鈉與二氧化硫的反應，考查了性質實驗方案的設計方法，題目難度中等，正確理解題干信息及實驗原理為解答關鍵，注意掌握性質實驗方案的設計與評價方法，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．