Question

6．某课外学习小组在学习了Na₂O₂与CO₂的反应后，认为Na₂O₂与SO₂应该也可以反应．他们设计了下图装置（夹持装置已略去，装置的气密性良好）进行实验，探究SO₂与Na₂O₂反应的产物，请按要求回答下列问题．

写出装置A中发生反应的化学方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
装置D的作用：除了可以防止空气中的CO₂、水蒸气等进入C中与Na₂O₂反应，还可以吸收尾气在通入足量的SO₂与Na₂O₂充分反应后，他们对C中固体产物提出如下假设：
假设1：只有Na₂SO₃；假设2：只有Na₂SO₄；假设3：既有Na₂SO₃，又有Na₂SO₄．
（1）若假设1成立，写出SO₂与Na₂O₂反应的化学方程式：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂↑．
（2）为进一步确定C中反应后固体产物的成分（Na₂O₂已反应完全），甲同学设计了如下实验：

甲同学由此得出结论：产物是Na₂SO₄，该方案是否合理否否（填“是”或“否”），理由是硝酸有强氧化性，硝酸可以将BaSO₃沉淀氧化为BaSO₄
（3）乙同学设计了如下实验验证假设3成立，请帮助他完成下表．

实验步骤	现象
①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解．	固体全部溶解
②向上试管中加入过量的稀盐酸，将产生的气体通入少量酸性KMnO4溶液中．	KMnO4溶液紫色褪去
③向步骤②反应后的试管中，加入适量的BaCl2溶液．	产生白色沉淀

步骤②中将产生的气体通入少量酸性KMnO₄溶液中，发生反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 装置A中亚硫酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫气体和水；装置D还能够吸收多余的二氧化硫，防止污染空气；类比过氧化钠与二氧化碳气体的反应，过氧化钠与二氧化硫反应可能生成亚硫酸钠和氧气，过氧化钠具有强氧化性，反应产物可能为硫酸钠，据此完成假设；
（1）假设1：只有Na₂SO₃，说明过氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和氧气，据此写出反应的化学方程式；
（2）硝酸有强氧化性，能把亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子；
（3）要做验证固体有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以检验SO₃^2-与SO₄^2-，先用稀盐酸将亚硫酸根离子转化成二氧化硫，用高锰酸钾溶液检验二氧化硫；然后用氯化钡溶液具有硫酸根离子即可．

解答 解：装置A中亚硫酸钠与硫酸反应的离子方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；装置D起到的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na₂O₂反应，还起到了吸收过量的SO₂，避免污染空气；二氧化硫与过氧化钠反应的方程式可能为：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂↑，有可能为：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，所以假设假设1：只有Na₂SO₃；假设3：既有Na₂SO₃，又有Na₂SO₄；产物还可能只有硫酸钠，所以假设2为：只有Na₂SO₄，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；吸收尾气（未反应完全的SO₂气体），防止污染空气；只有Na₂SO₄ ；
（1）根据假设1可知，反应产物只有亚硫酸钠，说明过氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂↑，
故答案为：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂↑；
（2）生成的白色沉淀中如果含有亚硫酸钡，加入硝酸后，会将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，不能确定产物是Na₂SO₃还是Na₂SO₄或二者兼有，故不能得出产物只有Na₂SO₄的结论，
故答案为：否；硝酸有强氧化性，硝酸可以将BaSO₃沉淀氧化为BaSO₄；
（3）要做验证固体有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以检验SO₃^2-与SO₄^2-，实验方案为：①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解，固体完全溶解；②向上试管中加入过量的稀盐酸，将亚硫酸钠完全转化成二氧化碳气体，将产生的气体通入少量酸性KMnO₄溶液中，高锰酸钾溶液褪色，证明产物中含有亚硫酸钠；③向步骤②反应后的试管中，加入适量的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，该白色沉淀为硫酸钡，说明原溶液中含有硫酸钠，从而证明假设3成立；
二氧化硫具有还原性，能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：稀盐酸； 紫色褪去（褪色）； 2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．

点评 本题考查性质实验方案设计，题目难度较大，理解反应原理是解答关键，需要学生具有扎实的基础知识与综合运用知识分析解决问题的能力，注意掌握常见物质的性质及检验方法，明确性质实验方案设计与评价的原则．