Question

【題目】某化學興趣小組的同學，通過咨詢老師準備用亞硫酸鈉溶液與濃硫酸反應來制備一定量的SO2(Na2SO3+H2SO4(濃)==Na2SO4+SO2↑+H2O]。老師給他們提供了一瓶亞硫酸鈉溶液并告知該瓶溶液放置時間可能較長，不知是否變質。興趣小組的同學分成甲、乙兩小組對該瓶亞硫酸鈉溶液成分進行實驗探究。

（提出問題）①該瓶溶液中溶質的成分是什么?

②該瓶溶液中亞硫酸鈉的質量分數(shù)是多少?

（查閱資料）

(1) Na2SO3有較強還原性，在空氣中易被氧氣氧化:2 Na2SO3+O2==2Na2SO4；

(2) Na2SO3能與酸反應產生SO2氣體;

(3)SO32-、SO42-均能與Ba2+反應產生白色沉淀，BaSO3可溶于稀鹽酸。

（作出猜想）

猜想1:沒有變質，成分是Na2SO3;

猜想2完全變質，成分是Na2SO4;

你認為還可能有的猜想3:_____________________。

（實驗探究I）甲、乙兩組分別進行實驗探究溶液是否變質:

小組	實驗操作	現(xiàn)象	結論
甲組	取少量樣品于試管中加入過量稀鹽酸;	產生氣泡	沒有變質，還是Na2SO3
乙組	取少量樣品于試管中加入氯化鋇溶液，再加入足量稀鹽酸。	_____	已部分變質

（評價）有同學質疑甲組方案不合理，理由是___________。

（實驗探究II）

甲組設計如下實驗測定Na2SO3溶液的溶質質量分數(shù)。(注:空氣中二氧化碳的影響忽略不計)

(1)連好裝置并檢查裝置氣密性，在錐形瓶中放入126g該樣品

(2)實驗前稱量C裝置的質量；

(3)關閉活塞K，用注射器推入濃硫酸至不再產生氣泡；

(4)打開活塞K，緩緩鼓入一定量的氮氣，關閉活塞K；

(5)再次稱量C裝置的質量發(fā)現(xiàn)比反應前增重6.4g。

由此，計算出該溶液中Na2SO3的質量分數(shù)為_____________；

（解釋）若沒有進行第4步操作，則測得亞硫酸鈉溶液的溶質質量分數(shù)比實際的____(填”偏小”或”偏大”)。

乙組仍使用第一次實驗的原理，進行如下實驗測定Na2SO3溶液的溶質質量分數(shù)。

第一步:稱取試樣ag；

第二步:在溶液中加入過量氯化鋇溶液和足量稀鹽酸；

第三步:過濾、洗滌、烘干沉淀；

第四步:稱量沉淀的質量為bg；

第五步:計算溶液中Na2SO3的溶質質量分數(shù)=(1-142b/233a)×100%。

試完成下列問題:

(1)加入氯化鋇溶液過量的目的是________________；

(2)第三步操作要洗滌沉淀的原因是______________________；

（反思）由此可得出，保存亞硫酸鈉時應___________________________。

Answer 1

【答案】 部分變質，成分是Na2SO3和Na2SO4 產生白色沉淀，加入稀鹽酸后沉淀部分消失，

生成氣體 部分變質也會產生氣泡 10% 偏小 使溶液中Na2SO4全部轉化成沉淀 沉淀表面溶液中含有NaCl、BaCl2，烘干時一并析出造成沉淀質量偏大 密封保存防止氧化

【解析】本題通過實驗探究物質的組成成分以及含量，主要考查了鹽、酸、堿的性質，根據化學方程式的計算等。認真審題，解答時要根據各種物質的性質，結合各方面條件進行分析、判斷得出正確的結論。

作出猜想：猜想1是沒有變質，成分是Na2SO3；猜想2完全變質，成分是Na2SO4；還可能有的猜想3是部分變質：成分是Na2SO3和Na2SO4；

實驗探究I：若已部分變質，則固體成分是Na2SO3和Na2SO4，BaCl2與Na2SO3和Na2SO4能發(fā)生復分解反應生成BaSO3和BaSO4沉淀，其中Na2SO3能與鹽反應產生SO2氣體，BaSO4不能與鹽酸反應，所以取少量樣品于試管中加入氯化鋇溶液，再加入足量稀鹽酸，產生白色沉淀，加入稀鹽酸后沉淀部分消失，生成氣體，則亞硫酸鈉已部分變質；

評價：由實驗探究I的分析可知，部分變質也會產生氣泡，甲組方案不合理；

實驗探究II：甲組實驗：氫氧化鈉溶液能吸收二氧化硫，C裝置的質量發(fā)現(xiàn)比反應前增重6.4g，說明反應過程生成了6.4g的二氧化硫。設：生成6.4g的二氧化硫需亞硫酸鈉的質量為x，

Na2SO3 +H2SO4(濃)==Na2SO4+SO2↑+H2O

126 64

x 6.4g

x=12.6g

溶液中Na2SO3的質量分數(shù)=×100%=10%；

解釋：反應后的裝置中充滿了生成的二氧化硫，若沒有進行第4步操作，生成的二氧化硫沒有全部吸收，測得的二氧化硫質量偏小，測得亞硫酸鈉溶液的溶質質量分數(shù)比實際的偏小；

乙組實驗：(1) BaCl2與Na2SO4能發(fā)生復分解反應生成BaSO4沉淀，加入氯化鋇溶液過量的目的是使溶液中Na2SO4全部轉化成沉淀；

(2)第三步操作要洗滌沉淀的原因是沉淀表面溶液中含有NaCl、BaCl2，烘干時一并析出造成沉淀質量偏大；

反思：通過上述實驗可知，亞硫酸鈉在空氣中易氧化變質，保存亞硫酸鈉時，應密封保存防止氧化。