Question

9．某同學設計如圖裝置，用過量濃硫酸與銅反應制取SO₂，并探究SO₂與Na₂O₂反應的產物．
 
Ⅰ．制取SO₂
（1）寫出燒瓶中生成SO₂的化學方程式：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
（2）寫出實驗現象：
①細銅絲表面：有氣泡產生，細銅絲溶解
②實驗過程中，燒瓶內液體始終保持澄清，并逐漸變?yōu)樗{色
（3）欲使反應停止，應進行的操作是：先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再熄滅酒精燈燒瓶中液體冷卻后，可觀察到的現象是：有白色固體生成，溶液變?yōu)闊o色
Ⅱ．探究SO₂與Na₂O₂反應后的固體產物．
  （4）實驗方案如下：取洗滌玻璃棉所得溶液，滴加足量的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，再加入足量的稀鹽酸，若白色沉淀不溶解，則產物只有Na₂SO₄，若白色沉淀全部溶解，則產物只有Na₂SO₃，若白色沉淀部分溶解，且產生刺激性氣味的氣體，則產物含有Na₂SO₄和Na₂SO₃
（5）把Na₂O₂粉末散附在玻璃棉上的目的是：SO₂與Na₂O₂充分接觸若Na₂O₂未完全反應，對實驗結果的影響是（用必要的文字和化學方程式表示）
III．裝置改進
（6）老師指出該實驗裝置需做如下改進（只答出一種即可）：在燒杯與硬質玻璃管之間加安全瓶或燒杯中導管接倒置的漏斗，且漏斗剛好接觸溶液．

Answer 1

分析 Ⅰ．（2）銅與濃硫酸在加熱條件小生成二氧化硫和硫酸銅；
（2）實驗現象：銅絲溶解，表面有氣泡生成，溶液逐漸變?yōu)樗{色；
（3）為防止溶液倒吸，故欲使反應停止，先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再熄滅熱源；濃硫酸具有吸水性，燒瓶中液體冷卻后，使硫酸銅結晶析出，硫酸銅為白色固體；
Ⅱ．（4）SO₂與Na₂O₂反應的產物可能為硫酸鈉、亞硫酸鈉或者兩者的混合物，用氯化鋇與之反應，檢驗生成的沉淀能否溶于鹽酸可得；
（5）玻璃棉可SO₂與Na₂O₂混合充分；過氧化鈉有氧化性，若Na₂O₂未完全反應，則可能氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，不能確定生成的是否有硫酸鈉；
（6）實驗裝置需要添加防倒吸的裝置．

解答 Ⅰ．（1）銅與濃硫酸在加熱條件小生成二氧化硫和硫酸銅，反應為：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）①細銅絲與濃硫酸反應，故細銅絲表面有氣泡產生，細銅絲溶解；
故答案為：有氣泡產生，細銅絲溶解；
②生成硫酸銅，故實驗過程中，燒瓶內液體始終保持澄清，并逐漸變?yōu)樗{色；
故答案為：逐漸變?yōu)樗{色；
（3）為防止溶液倒吸，故欲使反應停止，先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再熄滅酒精燈；濃硫酸具有吸水性，燒瓶中液體冷卻后，溶液中水減少，使硫酸銅結晶析出，硫酸銅為白色固體，故現象為有白色固體生成，溶液變?yōu)闊o色；
故答案為：先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再熄滅酒精燈；有白色固體生成，溶液變?yōu)闊o色；
Ⅱ．（4）SO₂與Na₂O₂反應的產物可能為硫酸鈉、亞硫酸鈉或者兩者的混合物，氯化鋇與其可生成硫酸鋇、亞硫酸鋇的沉淀，硫酸鋇不溶于鹽酸，亞硫酸鋇溶于鹽酸，則方法為：取洗滌玻璃棉所得溶液，滴加足量的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，再加入足量的稀鹽酸，若白色沉淀不溶解，則產物只有Na₂SO₄，若白色沉淀全部溶解，則產物只有Na₂SO₃，若白色沉淀部分溶解，且產生刺激性氣味的氣體，則產物含有Na₂SO₄和Na₂SO₃；
故答案為：滴加足量的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，再加入足量的稀鹽酸，若白色沉淀不溶解，則產物只有Na₂SO₄，若白色沉淀全部溶解，則產物只有Na₂SO₃，若白色沉淀部分溶解，且產生刺激性氣味的氣體，則產物含有Na₂SO₄和Na₂SO₃；
（5）把Na₂O₂粉末散附在玻璃棉上可SO₂與Na₂O₂充分接觸；若Na₂O₂未完全反應，則可能氧化Na₂SO₃為Na₂SO₄：Na₂SO₃+Na₂O₂+H₂O=Na₂SO₄+2NaOH，不能確定生成的是否有Na₂SO₄；
故答案為：SO₂與Na₂O₂充分接觸；不能確定生成的是否有Na₂SO₄，Na₂SO₃+Na₂O₂+H₂O=Na₂SO₄+2NaOH；
（6）該裝置容易倒吸，故應在燒杯與硬質玻璃管之間加安全瓶或燒杯中導管接倒置的漏斗，且漏斗剛好接觸溶液；
故答案為：在燒杯與硬質玻璃管之間加安全瓶或燒杯中導管接倒置的漏斗，且漏斗剛好接觸溶液．

點評 本題考查了化學實驗方案的設計，涉及二氧化硫的性質、實驗方案的設計、氧化還原反應等知識，題目難度中等，注意掌握常見元素單質及其化合物性質，明確物質性質實驗方案的設計原則，試題有利于培養(yǎng)學生的分析、理解能力及化學實驗能力．