Question

现有一瓶实验室放置已久的可能被氧化的Na₂SO₃固体，为了研究它的组成，请你参与同学们进行的如下探究活动：

可选用试剂：浓H₂SO₄、浓HNO₃、10%盐酸、0.1mol/LH₂SO₄、0.1mol/LHNO₃、0.1mol/LBaCl₂、0.1mol/LBa(NO₃)₂、3%H₂O₂、10%NaOH溶液、蒸馏水、品红溶液；仪器自选。

（1）提出假设

假设一：固体全部是Na₂SO₃；  假设二：固体全部是Na₂SO₄；

假设三：                                                   。

（2）设计实验方案(略)；选用下图装置进行实验，该装置的优点是                  。

（3）进行实验：请在下表中用简要文字写出实验操作、预期现象和结论。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量固体样品于微型试管中；在W管a处滴入         、b处滴入       ；用胶管将W管与微型试管连接好
步骤2：用针筒吸入        ，将针头穿过微型试管的胶塞，向固体样品中注入该溶液。	。
步骤3：拨出针筒，吸入蒸馏水洗净；再吸入                 注入微型试管中	。

 

（4）若将上述探究过程中生成的气体通入到足量的新制漂白粉浓溶液中，则可生成白色沉淀。试写出该反应的离子方程式：                                         。

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）（2分）固体是Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物

（2）（3分）节约药品、减少污染、符合绿色化学思想

（3）

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量固体样品于微型试管中；在W管a处滴入适量品红溶液（1分）、b处滴入适量10%NaOH溶液（1分），用胶管将W管与微型试管连接好
步骤2：用针筒吸入过量10%盐酸（1分），将针头穿过微型试管的胶塞，向固体样品中注入该溶液。	（2分）若有气泡放出，a处品红溶液褪色，则假设一或假设三成立；若无气泡放出、且品红不褪色，则假设二成立。
步骤3：拨出针筒，吸入蒸馏水洗净；再吸入适量0.1mol/LBaCl2溶液（1分）注入微型试管中	（2分）若出现白色沉淀，结合步骤2中品红褪色，则假设三成立；若未出现白色沉淀结合步骤2中品红褪色，则假设一成立。

 

（4）SO₂+H₂O+Ca²⁺ + ClO^— = CaSO₄↓+2H⁺ +Cl^—（3分）

【解析】

试题分析：（1）亚硫酸钠具有还原性，容易被空气中的氧气氧化为硫酸钠，即2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，根据假设一是亚硫酸没有被氧化的情况，假设二是亚硫酸钠完全被氧化的情况，由此推导，假设三是亚硫酸钠部分被氧化的情况，即固体是Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；（2）微型仪器的主要优点是节约药品、减少污染、符合绿色化学思想；（3）读图，W管中a处试剂的目的是检验二氧化硫气体， b处试剂的目的是吸收多余的二氧化硫气体，防止污染空气，因为二氧化硫有毒有刺激性气味，由于二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，由于二氧化硫是酸性氧化物，可用NaOH溶液吸收多余的二氧化硫气体，根据题目试剂要求，步骤1为：取适量固体样品于微型试管中；在W管a处滴入适量品红溶液、b处滴入适量10%NaOH溶液，用胶管将W管与微型试管连接好；微型试管是二氧化硫的发生装置，其中应装入适量亚硫酸钠固体样品，由于亚硫酸的酸性比盐酸弱（也比硫酸弱，但硫酸中含有硫酸根离子，会干扰下一步实验），因此针筒中应吸入足量盐酸，则步骤2为：用针筒吸入过量10%盐酸，将针头穿过微型试管的胶塞，向固体样品中注入该溶液，若有气泡放出，a处品红溶液褪色，则假设一或假设三成立，若无气泡放出、且品红不褪色，则假设二成立；接下来检验微型试管中是否含有硫酸根离子，由于硫酸根离子与钡离子结合生成白色沉淀，过量盐酸已经使亚硫酸根离子完全变为二氧化硫气体，不会干扰硫酸根离子的检验，所以步骤3中应加入几滴或少量氯化钡溶液检验，即拨出针筒，吸入蒸馏水洗净；再吸入适量0.1mol/LBaCl₂溶液，注入微型试管中，若出现白色沉淀，结合步骤2中品红褪色，则假设三成立，若未出现白色沉淀结合步骤2中品红褪色，则假设一成立。

（4）二氧化硫具有还原性，漂白粉中次氯酸钙溶液具有强氧化性，后者将前者氧化为硫酸根离子，前者将后者还原为氯离子，硫酸根离子与钙离子结合生成白色沉淀，根据电子、电荷和原子守恒原理可得：SO₂+H₂O+Ca²⁺ + ClO^— = CaSO₄↓+2H⁺ +Cl^—。

考点：考查化学实验方案的设计与评价，涉及元素化合物的重要性质、探究实验中提出合理的假设、气体发生检验尾气处理装置图的评价、物质成分探究实验方案的设计、复分解反应、氧化还原反应、离子方程式等。