Question

【題目】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。

完成下列填空：

（1）寫出燒瓶中生成SO2的化學方程式__。

（2）細銅絲表面的實驗現象是__，使用細銅絲的原因是__。

（3）欲使反應停止，應進行的操作是__，反應一段時間以后，將燒瓶中液體冷卻后，可觀察到白色固體，推斷該白色固體是__，理由是__。

（4）將Na2O2粉末沾在玻璃棉上的目的是__，若Na2O2與SO2完全反應，生成Na2SO3、O2和Na2SO4。為檢驗混合物中有Na2SO4，實驗方案是__。

（5）實驗裝置中廣口瓶的作用是__。在含0.1molNaOH的溶液中不斷地通入SO2，得到溶質的質量為8.35g，則燒杯中生產的溶質是__。兩者的物質的量之比為__。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O 有氣泡產生，細銅絲溶解 增大接觸面以加快反應速率 先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再撤去酒精燈 無水硫酸銅 濃硫酸具有吸水性，無水硫酸銅固體在濃硫酸中溶解度很小而析出 使Na2O2與SO2充分接觸，有利于反應完全進行 取樣，滴加足量稀鹽酸，再滴加BaCl2溶液，產生白色沉淀，即可證明有Na2SO4生成 防倒吸 Na2SO3、NaHSO3 n(Na2SO3)/n(NaHSO3)=1：2（順序相反時，則為2：1）

【解析】

在圓底燒瓶中，銅與濃硫酸在加熱的條件下反應生成硫酸銅，二氧化硫和水，反應過程中，銅絲溶解，有氣泡生成，使用細銅絲來增大接觸面積，反應結束后，先抽拉粗銅絲使細銅絲與濃硫酸脫離接觸，再撤去酒精燈，試驗后的燒瓶中含有濃硫酸和硫酸銅，從生成物的角度分析白色固體，玻璃管中Na2O2粉末散附在玻璃棉上可使SO2與Na2O2充分接觸，B中發生SO2+Na2O2=Na2SO4，可能混有Na2SO3，且亞硫酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不能溶于鹽酸，燒杯中NaOH吸收尾氣，易發生倒吸，應在燒杯與集氣瓶之間加一個防倒吸裝置，以此來解答。

(1)燒瓶中生成SO2的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O；

(2)實驗中可觀察到細銅絲表面：有氣泡產生，細銅絲溶解；

(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，再撤去酒精燈；燒瓶中液體冷卻后，可觀察到的現象是有白色固體生成，溶液變為無色，原因是濃硫酸具有吸水性，無水硫酸銅固體在濃硫酸中溶解度很小而析出；

(4)把Na2O2粉末散附在玻璃棉上的目的是：使Na2O2與SO2充分接觸，檢驗混合物中有Na2SO4的實驗方案是：取樣，滴加足量稀鹽酸，排除亞硫酸根的干擾，再滴加BaCl2溶液，產生白色沉淀，即可證明有Na2SO4生成；

(5)氫氧化鈉溶液吸收尾氣，會引起倒吸，實驗裝置中廣口瓶的作用是防止倒吸，

SO2與NaOH的溶液反應可能產生亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，或者是亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物，已知氫氧化鈉的物質的量n(NaOH)=0.1mol，假設生成物全部是亞硫酸鈉，發生反應：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O， 2mol氫氧化鈉生成1mol亞硫酸鈉，0.1mol氫氧化鈉生成0.05mol亞硫酸鈉，質量為m=nM=0.05mol×126g/mol=6.3g，假設生成物全部是亞硫酸氫鈉，發生反應：SO2+NaOH=NaHSO3，1mol氫氧化鈉生成1mol亞硫酸氫鈉，0.1mol氫氧化鈉生成0.1mol亞硫酸氫鈉，質量為m=nM=0.1mol×104g/mol=10.4g，得到溶質的質量為8.35g，故生成物既有亞硫酸鈉，又有亞硫酸氫鈉，設生成亞硫酸鈉反應消耗的氫氧化鈉為xmol，生成亞硫酸氫鈉反應消耗的氫氧化鈉的物質的量為ymol，則有：

x+y=0.1，x×126+104y=8.35，解得x=0.05，y=0.05，=x：y=1：2。