Question

化學興趣小組同學運用類比學習的思想，探究過氧化鈉與二氧化硫的反應．小組同學改進了如圖所示的裝置進行實驗制取SO₂的反應．充分反應，B中固體由淡黃色變?yōu)榘咨�（Na₂O₂完全反應），將帶火星的木條插入試管C中，木條復燃．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

 

．
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

 

的洗氣瓶，作用

 

．
（2）某同學推斷該白色固體為Na₂SO₃，則其化學反應方程式是

 

．
（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、帶單孔膠塞的導管、棉花、試管夾；3mol?L^-1 HCl、6mol?L^-1 HNO₃、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：
假設1：白色固體為Na₂SO₃；       
假設2：

 

；
假設3：白色固體為Na₂SO₃與Na₂SO₄ 的混合物．
②設計實驗方案證明以上三種假設，并按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現(xiàn)象與結論．

實驗操作	預期現(xiàn)象與結論
步驟1：取少量白色固體于試管，加入   ，塞上單孔膠塞，將生成的氣體通入   ．	若   ，說明白色固體含有Na2SO3，則   成立，若無該現(xiàn)象，則   成立．
步驟2：在步驟1反應后的溶液加入   ．	若   ，則說明白色固體含Na2SO4．結合步驟1的結論，則   成立，若無該現(xiàn)象，則   成立．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

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；
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生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣；
①依據(jù)類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應可以生成硫酸鈉，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，
故答案為：產(chǎn)生二氧化硫沒有干燥，水蒸氣會與Na₂O₂反應；
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生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
①依據(jù)類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應可以生成硫酸鈉，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生成二氧化硫氣體驗證亞硫酸根離子的存在，實驗操作設計為：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1或3成立，若無該現(xiàn)象，則假設2成立；
步驟2：在步驟1反應后的溶液加入1 mol?L^-1 BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，則說明白色固體含Na₂SO₄，結合步驟1的結論，則假設3成立，若無該現(xiàn)象，則假設1成立，
故答案為：

實驗操作	預期現(xiàn)象與結論
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1或3； 假設2
1 mol?L-1 BaCl2溶液	有白色沉淀生成；假設3； 假設1；

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設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)的分析應用是解題關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及知識遷移能力．