Question

面粉增白劑主要包括過氧化苯甲酰（俗稱面粉增白劑）和過氧化鈣兩種物質．其中過氧化鈣（CaO₂）在日常生活和工農業生產中還常用于種子消毒、藥物制造、油脂漂白及魚池增氧等，還可以作為高溫氧化劑．已知：過氧化鈣與CO₂反應有氣體生成，而將SO₂通入過氧化鈣粉末中也有氣體生成．有人提出CO₂、SO₂與過氧化鈣的反應原理相同，但也有人提出SO₂具有較強的還原性，CO₂無強還原性，反應原理不相同．據此設計如下實驗操作進行判斷．
實驗一：通過測量氣體的體積判斷發生的化學反應，實驗裝置如下：

（1）試劑A可以選用

 

，試劑B的作用是

 

．
（2）裝置E用于測定氧氣的體積，請在方框中畫出裝置圖．
（3）實驗測得裝置C中過氧化鈣質量增加了m₁ g，裝置D質量增加了m₂ g，裝置E中收集到的氣體為V L（已換算成標準狀況下），用上述有關測量數據判斷，SO₂未被氧化、部分被氧化、完全被氧化的V-m₁關系式．
未被氧化：

 

，部分被氧化：

 

，完全被氧化：

 

．
若SO₂完全被氧化，寫出反應的化學方程式：

 

．
實驗二：向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應后的固體進行實驗探究，以證明過氧化物與SO₂反應的特點．
提出假設：
假設1：反應后固體只有

 

，證明SO₂未被氧化；
假設2：反應后固體中只有

 

，證明SO₂完全被氧化；
假設3：

 

．
實驗探究：
（4）設計實驗，證明假設3是正確的，簡要回答實驗過程、現象和結論：

 

．
實驗評價：
（5）實驗過程中SO₂的通入量直接影響探究實驗結果的科學性，請簡要說明原因：

 

．

Answer 1

分析：實驗一：（1）過氧化鈣和水反應，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，所以試劑為濃硫酸，干燥氣體除去水蒸氣；
（2）測定氧氣的體積利用排水量氣法：裝置為以下幾種裝置中的一種
（3）實驗測得裝置C中過氧化鈣質量增加了m₁ g，裝置D質量增加了m₂ g，裝置E中收集到的氣體為V L（已換算成標準狀況下），若SO₂未被氧化、則發生反應：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂
依據化學方程式和反應增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂   反應增重
                 1mol    96g
             

VL

22.4L/L

   m₁g
V=

7m1

30

L
若二氧化硫全部被氧化發生的反應為：CaO₂+SO₂=CaSO₄；反應過程中 無氧氣生成，V=0
若0＜V＜

7m1

30

，則二氧化硫部分被氧化；
實驗二：向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應后的固體進行實驗探究
假設1：反應后固體只有 Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；
假設2：反應后固體中只有 Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；
假設3：固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；
（4）證明假設3是正確的，實驗設計為：取反應后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中即有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過氧化鈉部分氧化二氧化硫．
（5）實驗過程中SO₂的通入量直接影響探究實驗結果的科學性，若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時，過氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗出的硫酸根離子不能確定是過氧化鈉和二氧化硫反應生成的；

解答：解：實驗一：（1）過氧化鈣和水反應，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，所以試劑為濃硫酸，干燥氣體除去水蒸氣；故答案為：濃硫酸 吸收水蒸氣干燥氣體；
（2）測定氧氣的體積利用排水量氣法：裝置為以下幾種裝置中的一種，
故答案為：；
（3）實驗測得裝置C中過氧化鈣質量增加了m₁ g，裝置D質量增加了m₂ g，裝置E中收集到的氣體為V L（已換算成標準狀況下），若SO₂未被氧化、則發生反應：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂
依據化學方程式和反應增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂ 反應增重
1mol 96g

VL

22.4L/L

m₁g
V=

7m1

30

L
若二氧化硫全部被氧化發生的反應為：CaO₂+SO₂=CaSO₄；反應過程中 無氧氣生成，V=0
若0＜V＜

7m1

30

，則二氧化硫部分被氧化；
故答案為：

7m1

30

；0＜V＜

7m1

30

；0
實驗二：向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應后的固體進行實驗探究
假設1：反應后固體只有 Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；
假設2：反應后固體中只有 Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；
假設3：固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；
故答案為：Na₂SO₃；Na₂SO₄；固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；
（4）證明假設3是正確的，實驗設計為：取反應后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中既有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過氧化鈉部分氧化二氧化硫．
故答案為：取反應后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中即有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過氧化鈉部分氧化二氧化硫．
（5）實驗過程中SO₂的通入量直接影響探究實驗結果的科學性，若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時，過氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗出的硫酸根離子不能確定是過氧化鈉和二氧化硫反應生成的；
故答案為：若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時，過氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗出的硫酸根離子不能確定是過氧化鈉和二氧化硫反應生成的；

點評：本題考查了二氧化硫性質應用和實驗驗證，實驗設計的步驟和實驗方案的確定應根據題干要求分析判斷，關鍵是讀懂題干信息，依據題干條件計算判斷，題目較難．