Question

9．為了探究SO₂與Na₂O₂的反應是否類似于CO₂與Na₂O₂的反應，甲同學設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，回答下列問題：
（1）移開棉花，將帶火星的木條放在C試管口，未見木條復燃，甲同學因此認為SO₂與Na₂O₂的反應不同于CO₂．請按甲同學的觀點寫出反應的化學方程式SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄．
（2）乙同學認為無論反應原理如何，最終都有O₂產(chǎn)生，乙同學的理由是A中生成的SO₂氣體中含有水蒸氣．按照乙同學的觀點，該裝置需做的改進是在A和B之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶．
（3）假設(shè)Na₂O₂完全反應，反應后B裝置中固體生成物可能是：①Na₂SO₃；②Na₂SO₄；③Na₂SO₃和Na₂SO₄．
請設(shè)計實驗方案檢驗，寫出實驗步驟以及預期現(xiàn)象和結(jié)論，完成表：
限選試劑：2mol•L^-1 HCl溶液，1mol•L^-1 HNO₃溶液，1mol•L^-1 BaCl溶液，1mol•L^-1 Ba（NO₃）₂溶液，0.01mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取B中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，溶解，然后取少量待測液分別置于Ⅰ、Ⅱ試管中	固體完全溶解
步驟2：往Ⅰ試管中加入1mol•L-1鹽酸，再滴加1mol•L-1BaCl2溶液	有白色沉淀生成，則證明生成物中含Na2SO4，
則證明生成物中含Na2SO4
步驟3：往Ⅱ試管中加入2～3滴0.01mol•L-1KMnO4酸性溶液，
振蕩	若KMnO4溶液紫紅色褪去，則證明生成物中有Na2SO3；，
則證明生成物中有Na2SO3；若
若KMnO4溶液紫紅色不褪去，
則說明生成物中沒有Na2SO3．

（4）生成物中亞硫酸鈉含量的測定：
①取a g生成物配制成100mL溶液，取10.00mL該溶液于錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0.010 0mol•L^-1碘水進行滴定，滴定終點現(xiàn)象為溶液出現(xiàn)藍色，且半分鐘內(nèi)不褪色．記錄數(shù)據(jù)，重復滴定2次，平均消耗碘水20.00mL．
②計算：生成物中亞硫酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.252}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）移開棉花，將帶火星的木條放在C試管口，未見木條復燃說明無氧氣生成，二氧化硫和過氧化鈉反應生成硫酸鈉；
（2）固體亞硫酸鈉和濃硫酸反應生成的氣體中含有水蒸氣，與過氧化鈉反應生成氧氣；驗證二氧化硫與過氧化鈉反應的產(chǎn)物需要在AB間連接干燥裝置；
（3）依據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗檢驗硫酸根離子和亞硫酸根離子的檢驗試劑和檢驗方法設(shè)計，硫酸根離子檢驗利用鹽酸和氯化鋇容易進行檢驗，亞硫酸根離子利用高錳酸鉀溶液檢驗；
（4）①碘單質(zhì)溶液滴定和溶液中的亞硫酸鈉反應，恰好反應后滴入碘水變藍色半分鐘內(nèi)部褪色證明反應完全；
②依據(jù)化學方程式H₂O+SO₃^2-+I₂=2I^-+SO₄^2-+2H⁺，可得關(guān)系式Na₂SO₃～I₂，據(jù)此計算．

解答 解：（1）移開棉花，將帶火星的木條放在C試管口，未見木條復燃，無氧氣生成，SO₂與Na₂O₂的反應不同于CO₂，二氧化硫和過氧化鈉反應生成硫酸鈉，反應的化學方程式為：SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄，故答案為：SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄；
（2）乙同學認為無論反應原理如何，最終都有O₂產(chǎn)生，是因為A裝置生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，和過氧化鈉反應生成氧氣，試驗為了驗證二氧化硫與過氧化鈉反應的產(chǎn)物，需要在AB裝置間連接呈濃硫酸的洗氣瓶裝置吸收水蒸氣，
故答案為：A中生成的SO₂氣體中含有水蒸氣；在A和B之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶；
（3）假設(shè)Na₂O₂完全反應，反應后B裝置中固體生成物可能是：①Na₂SO₃； ②Na₂SO₄； ③Na₂SO₃和Na₂SO₄
步驟1，取B中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，溶解，然后取少量待測液分別置于Ⅰ、Ⅱ試管中，固體全部溶解；往Ⅰ試管中加入足量的1 mol•L^-1鹽酸，再滴加1 mol•L^-1 BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，則證明生成物中含Na₂SO₄；往Ⅱ試管中加入2～3滴0.01mol•L^-1KMnO₄酸性溶液，振蕩，若KMnO₄溶液紫紅色褪去，則說明生成物中有Na₂SO₃；若KMnO₄溶液紫紅色不褪去，則說明生成物中沒有Na₂SO₃，
故答案為：

步驟2：往Ⅰ試管中加入 足量的1_ mol•L-1鹽酸，再滴加 1_ mol•L-1_ BaCl2溶液	有白色沉淀生成，則證明生成物中含Na2SO4
步驟3：往Ⅱ試管中 加入2～3滴0.01_ mol•L-1_ KMnO4酸性溶液，振蕩	若 KMnO4溶液紫紅色褪去，則證明生成物中有Na2SO3；
若 KMnO4溶液紫紅色不褪去，則說明生成物中沒有Na2SO3

（4）①碘單質(zhì)溶液滴定和溶液中的亞硫酸鈉反應，恰好反應后滴入碘水變藍色半分鐘內(nèi)部褪色證明反應完全，
故答案為：溶液出現(xiàn)藍色，且半分鐘內(nèi)不褪去；
②取10.00mL該溶液于錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0.0100mol•L^-1碘水進行滴定，平均消耗碘水20.00mL，依據(jù)離子方程式計算
I₂+SO₃^2-+H₂O=SO₄^2-+2I^-+2H⁺；碘單質(zhì)物質(zhì)的量和亞硫酸鈉物質(zhì)的量相同=0.020L×0.010mol/L=2×10^-4mol；所以100ml溶液中亞硫酸鈉物質(zhì)的量為2×10^-3mol
生成物中亞硫酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{{0.02L×0.0100mol/L×126g/mol×\frac{100mL}{10mL}}}{ag}$×100%=$\frac{0.252}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{0.252}{a}$×100%．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證和混合物成分的實驗驗證，掌握物質(zhì)性質(zhì)和離子性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．