Question

4．某同學(xué)想通過利用如圖所示裝置（夾持裝置略去）實驗，探究SO₂與Na₂O₂反應(yīng)的產(chǎn)物

請分析：
Ⅰ．裝置B的作用干燥SO₂氣體，防止水蒸氣與Na₂O₂反應(yīng)裝置D的作用防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應(yīng)，同時吸收過量的SO₂，以免污染空氣
Ⅱ．對C中固體產(chǎn)物提出如下假設(shè)：假設(shè)1：只有Na₂SO₃   假設(shè)2：只有Na₂SO₄假設(shè)3：有Na₂SO₃和Na₂SO₄
（1）若按假設(shè)2進行，反應(yīng)方程式為Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄
（2）若Na₂O₂反應(yīng)完全，為確定C中固體產(chǎn)物的成分，甲同學(xué)設(shè)計如下實驗：得出結(jié)論：假設(shè)2成立
C中的固體配成溶液$\stackrel{加Ba（NO_{3}）_{2}溶液}{→}$白色沉淀$\stackrel{加足量稀HNO_{3}}{→}$沉淀不溶解
該方案是否合理否（填“是”或“否”），理由是HNO₃有氧化性，據(jù)此不能確定產(chǎn)物是Na₂SO₃還是Na₂SO₄或二者兼有
（3）若假設(shè)2成立，反應(yīng)前后C管增加6.4g，請計算10g含有雜質(zhì)的Na₂O₂固體中，Na₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78%（所含的雜質(zhì)不與SO₂發(fā)生反應(yīng)）

Answer 1

分析 A用于制備二氧化硫氣體，B干燥裝置，除去二氧化硫中的水蒸氣，防止水與過氧化鈉反應(yīng)而影響實驗結(jié)論，D可用于吸收二氧化硫，防止污染空氣，并吸收空氣中的水和二氧化碳，防止與過氧化鈉反應(yīng)，假如Na₂O₂已反應(yīng)完全，為確定C中固體產(chǎn)物的成分是否為Na₂SO₄，應(yīng)加入鹽酸和氯化鋇檢驗，注意不能用硝酸，防止亞硫酸鈉被硝酸氧化，
Ⅰ、根據(jù)濃硫酸的吸水性以及二氧化硫、過氧化鈉的性質(zhì)來回答；
Ⅱ、推理法可以推出：假設(shè)3：是含有亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物；
（1）過氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈉；
（2）硝酸具有氧化性，能將亞硫酸鋇氧化為不溶于硝酸的硫酸鋇；
（3）根據(jù)反應(yīng)前后C管增加6.4g即參加反應(yīng)的SO₂質(zhì)量來計算Na₂O₂質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{實際質(zhì)量}{總質(zhì)量}$×100%計算．

解答 解：Ⅰ、濃硫酸有吸水性，能吸收二氧化硫中的水分，防止水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)而干擾二氧化硫；堿石灰是干燥劑，能吸收水分，防止水蒸氣的干擾，堿石灰是堿性物質(zhì)，能吸收二氧化硫等酸性氣體，防止污染大氣，故答案為：干燥SO₂氣體，防止水蒸氣與Na₂O₂反應(yīng)；防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應(yīng)，同時吸收過量的SO₂，以免污染空氣；
Ⅱ、推理法可以推出：假設(shè)3：是含有亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物，故答案為：有Na₂SO₃和Na₂SO₄；
（1）過氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈉的原理方程式為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，故答案為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
（2）生成的白色沉淀中如果含有亞硫酸鋇，加入硝酸后，會將之氧化為硫酸鋇，不能得出結(jié)論：產(chǎn)物是Na₂SO₄，故答案為：否；HNO₃有氧化性，據(jù)此不能確定產(chǎn)物是Na₂SO₃還是Na₂SO₄或二者兼有；
（3）若假設(shè)2成立，過氧化鈉和二氧化硫的反應(yīng)為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，則反應(yīng)前后C管增加6.4g即參加反應(yīng)的SO₂質(zhì)量，則參加反應(yīng)的Na₂O₂物質(zhì)的質(zhì)量m（Na₂O₂）=$\frac{6.4g}{64g/mol}$×78g/mol=7.8g，所以Na₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.8g}{10g}$×100%=78%；
故答案為：78%．

點評 本題考查了物質(zhì)的性質(zhì)實驗設(shè)計，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握實驗的原理，難度不大，會根據(jù)題中給予信息分析問題、解決問題．