Question

為了探究SO₂與Na₂O₂的反應是否類似于CO₂，甲同學設計了如圖實驗裝置。回答下列問題：

（1）移開棉花，將帶火星的木條放在C試管口，未見木條復燃。甲同學因此認為SO₂與Na₂O₂的反應不同于CO₂。請按甲同學的觀點寫出反應的化學方程式                  。
（2）乙同學認為無論反應原理如何，最終都有O₂產生。乙同學的理由是            。
按照乙同學的觀點，該裝置需作的改進是：                                。
（3）假設Na₂O₂ 完全反應，反應后B裝置中固體生成物可能是：
① Na₂SO₃；   ② Na₂SO₄；    ③ Na₂SO₃和Na₂SO₄
請設計實驗方案檢驗，寫出實驗步驟以及預期現象和結論，完成下表：
限選試劑：2 mol·L^－1 HCl， 1mol·L^－1HNO₃， 1 mol·L^－1 BaCl₂， 1 mol·L^－1 Ba(NO₃)₂，
0.01mol·L^－1KMnO₄酸性溶液。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取B中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水，溶解，然后取少量待測液分別置于Ⅰ、Ⅱ試管中。	固體完全溶解
步驟2：往Ⅰ試管中加入                ，再滴加                              。	，則證明生成 物中含Na2SO4。
步驟3：往Ⅱ試管中                                                         。	若                                 ,  則說明生成物中有Na2SO3；若                                           , 則說明生成物中沒有Na2SO3。

 
（4）生成物中亞硫酸鈉含量的測定：①取a克生成物配制成100ml溶液，取10.00mL該溶液于錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液作指示劑，用0.0100mol·L^－1碘水進行滴定，滴定終點現象為                       ，記錄數據，重復滴定2次，平均消耗碘水20.00mL。
②計算：生成物中亞硫酸鈉的質量分數為           。（Na₂SO₃的式量為126）

Answer 1

（17分）
（1）SO₂+Na₂O₂ =Na₂SO₄（2分）
（2）A中生成的SO₂氣體中含有水蒸氣（2分）
在A和B之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶（或其他合適的干燥裝置，合理給分，2分）
（3）

實驗步驟	預期現象和結論
步驟2：往Ⅰ試管中加入足量的1 mol·L－1鹽酸，再滴加1 mol·L－1 BaCl2溶液。（2分）	有白色沉淀生成，則證明生成物中含Na2SO4。（1分）
步驟3：往Ⅱ試管中加入2～3滴0.01mol·L－1 KMnO4酸性溶液，振蕩。（2分）	若KMnO4溶液紫紅色褪去, 則說明生成物中有Na2SO3 （1分）； 若KMnO4溶液紫紅色不褪去,則說明生成物中沒有Na2SO3 （1分）。

 
（4）①溶液出現藍色，且半分鐘內不褪去(2分)   
② 0.252／a （2分）

解析試題分析：（1）根據上述現象推斷無氧氣生成，說明過氧化鈉只是氧化劑，則二氧化硫是還原劑，則該反應為SO₂+Na₂O₂ =Na₂SO₄；（2）因為A中生成的SO₂氣體中含有水蒸氣，水與過氧化鈉容易反應，生成氫氧化鈉和氧氣，這是乙同學的理由，也是該實驗裝置需要改進的地方；應該在A和B之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶（或其他合適的干燥裝置）；（3）根據B裝置中固體生成物的組成和性質，在題目限制的試劑中選擇適當的量、濃度、試劑進行實驗方案的設計；根據表中信息，結合硫酸根離子的檢驗方法，應往I試管中加入過量或足量2mol/LHCl（不能選擇硝酸，硝酸能將亞硫酸根離子氧化為硫酸根離子），再滴加少量或幾滴1mol/LBaCl₂溶液（不能選擇硝酸鋇溶液，因為它能氧化亞硫酸鈉，生成硫酸鋇），若有白色沉淀生成，則證明固體生成物中含硫酸鈉；往II試管中加入少量或幾滴0.01mol/L高錳酸鉀酸性溶液，若紫紅色溶液褪色，說明固體生成物中含有亞硫酸鈉，因為亞硫酸根離子具有還原性，容易被酸性高錳酸鉀溶液氧化；若紫紅色溶液不褪色，說明固體生成物中無亞硫酸鈉；（4）由于滴定反應原理為Na₂SO₃+I₂+H₂O=Na₂SO₄+2HI，滴定初碘水不足，溶液為無色，當滴入最后一滴碘水時，溶液由無色變為藍色，且半分鐘內不褪色，就達到滴定終點；先求n(I₂)，再求10.00mL溶液中n(Na₂SO₃)，然后求100mL溶液中n(Na₂SO₃)，接著求m(Na₂SO₃)，最后求樣品中亞硫酸鈉的質量分數，即亞硫酸鈉的質量分數=×100%=0.252／a。
考點：考查化學實驗方案的設計與評價，涉及過氧化鈉與二氧化硫等元素化合物的重要性質、化學方程式、改進氣體發生裝置的方法、物質成分探究實驗方案的設計、亞硫酸鈉與碘水滴定終點的現象、亞硫酸鈉質量分數的計算等。