Question

化学兴趣小组同学运用类比学习的思想，探究过氧化钠与二氧化硫的反应．小组同学改进了右图所示的装置进行实验（已知制取SO₂的反应为H₂SO₄+Na₂SO₃=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O）充分反应，B中固体由淡黄色变为白色（Na₂O₂完全反应），将带火星的木条插入试管C中，木条复燃．试回答下列问题：
（1）请你完成装置改进的措施和理由：
①措施：在A、B之间加一个干燥管，理由

 

；
②措施：

 

，理由

 

．
（2）某同学推断该白色固体为Na₂SO₃，则其所类比的化学反应是

 

（用化学方程式表示）．任何的推论都要经过检验，请完成对白色固体的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 mol?L^-1盐酸、6 mol?L^-1 硝酸、NaOH稀溶液、蒸馏水、溶液．
①提出合理假设：假设1：

 

；假设2．

 

；假设3：

 

；
②设计实验方案证明你的假设，并按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论．

实验操作	预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
…

Answer 1

分析：（1）①装置A是二氧化硫的发生装置，生成的二氧化硫气体中含有水蒸气，AB间需要加一个干燥装置，避免水蒸气的存在影响探究二氧化硫和过氧化钠的反应；
②装置C是验证氧气生成，A中生成的二氧化硫气体是污染性气体，不能排放到空气中；在BC间加一个吸收装置；
（2）类比二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，类推二氧化硫和过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气；
①依据类推可知二氧化硫和过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气，亚硫酸钠和氧气反应可以生成硫酸钠，据此推断白色固体可能的组成；
②利用亚硫酸钠和盐酸反应生成二氧化硫气体验证亚硫酸根离子的存在，依据硫酸根离子和氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀验证硫酸根离子的存在．

解答：解：（1）①装置A是二氧化硫的发生装置，生成的二氧化硫气体中含有水蒸气，AB间需要加一个干燥装置，避免水蒸气的存在影响探究二氧化硫和过氧化钠的反应，
故答案为：产生二氧化硫没有干燥，水蒸气会与Na₂O₂反应；
②装置C是验证氧气生成，A中生成的二氧化硫气体是污染性气体，不能排放到空气中；在BC间加一个吸收装置，用一个盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶吸收二氧化硫，
故答案为：在B、C之间加一个装有NaOH溶液的洗气瓶；去SO₂气体；
（2）化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，类推二氧化硫和过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
①依据类推可知二氧化硫和过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气，亚硫酸钠和氧气反应可以生成硫酸钠，据此推断白色固体可能的组成为：亚硫酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠和硫酸钠的混合物；
故答案为：Na₂SO₃；Na₂SO₄；Na₂SO₃和Na₂SO₄；
②依据硫酸根离子和氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀验证硫酸根离子的存在；利用亚硫酸钠和盐酸反应生成二氧化硫气体验证亚硫酸根离子的存在，实验操作设计为：
取少量白色固体与试管中，加入足量的稀盐酸，若闻到刺激性气味气体，说明白色固体是Na₂SO₃ ；在步骤1的溶液加入足量的氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则说明白色固体含Na₂SO₄，若步骤1现象明显，而步骤2没有明显现象，则说明白色固体为Na₂SO₃；若步骤1现象不明显，步骤2现象明显，则说明白色固体为Na₂SO₄；若上述两个实验现象均有，则说明白色固体即含有Na₂SO₄，又含Na₂SO₃；
故答案为：取少量白色固体与试管中，加入足量的稀盐酸，若闻到刺激性气味气体，说明白色固体是Na₂SO₃ ；在步骤1的溶液加入足量的氯化钡溶液，若有白色沉淀生成，则说明白色固体含Na₂SO₄，若步骤1现象明显，而步骤2没有明显现象，则说明白色固体为Na₂SO₃；若步骤1现象不明显，步骤2现象明显，则说明白色固体为Na₂SO₄；若上述两个实验现象均有，则说明白色固体即含有Na₂SO₄，又含Na₂SO₃．

点评：本题考查了物质性质的实验设计和实验验证分析判断，主要是二氧化硫、二氧化碳和过氧化钠性质的分析应用是解题关键，题目难度中等．