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。小組同學改進了右圖所示的裝置進行實驗(已知制取SO₂的反應為H₂SO₄+Na₂SO₃=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O)。充分反應，B中固體由淡黃色變為白色(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，

理由_____________________________；

②措施：_________________________________，

理由______________________________________。

(2)某同學推斷該白色固體為Na₂SO₃，則其所類比的化學反應是_____________________(用化學方程式表示)。 任何的推論都要經過檢驗，請完成對白色固體的探究：

限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；3 mol·L^-1HCl、6 mol·L^-1HNO₃、NaOH稀溶液、蒸餾水、1 mol·L^-1 BaCl₂ 溶液。

提出合理假設：

假設1：　　　　                  　　　；假設2：　　　　                  　　　；

假設3：　　　　                  　　　；

設計實驗方案證明你的假設，并按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現象與結論。

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：
步驟2：
…

Answer 1

(1)①產生二氧化硫沒有干燥，水蒸氣會與Na₂O₂反應；②在B、C之間加一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶  除去SO₂氣體

(2) 2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑

①提出合理假設

假設1：白色固體為Na₂SO₃   假設2：白色固體為Na₂SO₃與Na₂SO₄ 的混合物

假設3：白色固體為Na₂SO₄

②

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：取少量白色固體于試管，加入足量的稀鹽酸	若聞到刺激性氣味，說明白色固體含有Na2SO3.
步驟2：在步驟1的溶液加入足量的氯化鋇溶液	若有白色沉淀生成，則說明白色固體含Na2SO4. 若步驟1現象明顯，而步驟2沒明顯現象，則說明白色固體為Na2SO3；若步驟1現象不明顯，步驟2現象明顯，則說明白色固體為Na2SO4;若上述兩個實驗現象均有，則說明白色固體既含有Na2SO3，又含有Na2SO4。

解析:

本題考查過氧化鈉與二氧化硫反應的探究實驗。（1）干燥二氧化硫，防止水蒸氣與過氧化鈉，B和C直接還需要一個尾氣吸收裝置，除去多余的二氧化硫；（2）將SO₂與CO₂作比較，因為存在反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，類推得到方程式為：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂。但是考慮到SO₂與CO₂在性質上的不同，SO₂中的硫元素不是最高價，能夠被過氧化鈉氧化，進而發生反應Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄。綜合考慮該白色而固體應該有三種可能，即白色固體為Na₂SO₃、白色固體為Na₂SO₃與Na₂SO₄ 的混合物、白色固體為Na₂SO₄。關于產物的驗證實際上為SO₄^2－和SO₃^2－的檢驗。