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^-1HCl、6 mol·L^-1HNO₃、NaOH稀溶液、蒸馏水、1 mol·L^-1 BaCl₂ 溶液。

提出合理假设：

假设1：　　　　                  　　　；假设2：　　　　                  　　　；

假设3：　　　　                  　　　；

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

(1)①产生二氧化硫没有干燥，水蒸气会与Na₂O₂反应；②在B、C之间加一个装有NaOH溶液的洗气瓶  除去SO₂气体

(2) 2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂↑

①提出合理假设

假设1：白色固体为Na₂SO₃   假设2：白色固体为Na₂SO₃与Na₂SO₄ 的混合物

假设3：白色固体为Na₂SO₄

②

实验操作	预期现象与结论
步骤1：取少量白色固体于试管，加入足量的稀盐酸	若闻到刺激性气味，说明白色固体含有Na2SO3.
步骤2：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，则说明白色固体既含有Na2SO3，又含有Na2SO4。

解析:

本题考查过氧化钠与二氧化硫反应的探究实验。（1）干燥二氧化硫，防止水蒸气与过氧化钠，B和C直接还需要一个尾气吸收装置，除去多余的二氧化硫；（2）将SO₂与CO₂作比较，因为存在反应2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，类推得到方程式为：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂。但是考虑到SO₂与CO₂在性质上的不同，SO₂中的硫元素不是最高价，能够被过氧化钠氧化，进而发生反应Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄。综合考虑该白色而固体应该有三种可能，即白色固体为Na₂SO₃、白色固体为Na₂SO₃与Na₂SO₄ 的混合物、白色固体为Na₂SO₄。关于产物的验证实际上为SO₄^2－和SO₃^2－的检验。