Question

20．[实验一]过氧化钙（CaO₂）常用作种子消毒剂、药物制造、油脂漂白及高温氧化剂，还可以作为鱼池增氧剂．
 将SO₂通入过氧化钙固体粉末中有气体生成．有人提出：CO₂、SO₂与过氧化钙的反应原理相同；但也有人提出：SO₂具有较强的还原性，CO₂无强还原性，反应原理不相同．
 据此设计如下实验操作进行判断，实验装置如下：

（1）试剂A可以选用浓硫酸．
（2）装置E用于测定氧气的体积，请在框中画出装置图．
（3）实验测得装置C增重m₁ g，装置D增重m₂ g，装置E中收集到V L气体（已换算成标准状况下），用上述有关测量数据判断，当SO₂未氧化、部分氧化时，V与m₁的关系式：未氧化V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L，部分氧化0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，完全氧化，V=0L．
若SO₂完全氧化，写出反应的化学方程式：CaO₂+SO₂=CaSO₄．
[实验二]向一定量的过氧化钠固体中通入足量SO₂，取反应后的固体进行实验探究，以证明过氧化物与SO₂反应的特点．
【提出假设】：
假设1：反应后固体中只有Na₂SO₃，SO₂未氧化；
假设2：反应后固体中只有Na₂SO₄，SO₂完全氧化；
假设3：反应后固体中既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，SO₂部分氧化．
【实验探究】：
（4）设计实验证明假设3是正确的，简要回答实验过程、现象和结论：取反应后的固体放入试管中，加少量的水溶解，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀部分溶解，证明原固体中即有亚硫酸钠也有硫酸钠，即过氧化钠部分氧化二氧化硫．
【实验评价】：
（5）实验过程中SO₂的通入量不足直接影响探究实验结果的科学性，请简要说明原因：若Na₂O₂剩余，固体加水溶解，过氧化钠能将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子．

Answer 1

分析 [实验一]：（1）过氧化钙和水反应，装置B中试剂能吸收水蒸气，干燥二氧化硫试剂选择浓硫酸；
（2）测定氧气的体积利用排水量气法，据此画出装置图；
（3）实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m₁g，装置D质量增加了m₂g，装置E中收集到的气体为VL（已换算成标准状况下），若SO₂未被氧化、CaO₂与SO₂反应生成CaSO₃；若全部氧化生成硫酸钙，介于两者之间的为部分氧化，据此书写化学方程式和V与m₁的关系式；
[实验二]：向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO₂，取反应后的固体进行实验探究
假设1：反应后固体只有 Na₂SO₃，证明SO₂未被氧化；
假设2：反应后固体中只有 Na₂SO₄，证明SO₂完全被氧化；
假设3：固体为Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；证明SO₂部分氧化；
（4）证明假设3是正确的，实验设计为：取反应后的固体放入试管中，加少量的水溶解，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀部分溶解，证明原固体中即有亚硫酸钠也有硫酸钠，即过氧化钠部分氧化二氧化硫．
（5）过氧化钠具有氧化性，若Na₂O₂剩余，固体加水溶解时，过氧化钠能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，检验出的硫酸根离子不能确定是过氧化钠和二氧化硫反应生成的．

解答 解：[实验一]：（1）用亚硫酸钠和硫酸反应生成硫酸钠和二氧化硫和水，因过氧化钙能和水反应，装置B中试剂能吸收水蒸气，所以选择浓硫酸干燥二氧化硫，除去二氧化硫中的水蒸气，
故答案为：浓硫酸；
（2）测定氧气的体积利用排水量气法：装置为以下几种装置中的一种，
故答案为：；
（3）实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m₁ g，装置D质量增加了m₂ g，装置E中收集到的气体为V L（已换算成标准状况下），若SO₂未被氧化、则发生反应：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂      反应增重
                 1mol      96g
              $\frac{VL}{22.4L/mol}$    m₁g       V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L，
若二氧化硫全部被氧化发生的反应为：CaO₂+SO₂=CaSO₄；反应过程中 无氧气生成，V=0
若0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，则二氧化硫部分被氧化；
故答案为：$\frac{7{m}_{1}}{30}$；0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$；CaO₂+SO₂=CaSO₄；
[实验二]：（4）证明假设3是正确的，实验设计为：取反应后的固体放入试管中，加少量的水溶解，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀部分溶解，证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠，即过氧化钠部分氧化二氧化硫．
故答案为：取反应后的固体放入试管中，加少量的水溶解，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀部分溶解，证明原固体中即有亚硫酸钠也有硫酸钠，即过氧化钠部分氧化二氧化硫．
（5）实验过程中SO₂的通入量直接影响探究实验结果的科学性，若剩余过氧化钠，固体加水溶解时，过氧化钠能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，检验出的硫酸根离子不能确定是过氧化钠和二氧化硫反应生成的；
故答案为：若Na₂O₂剩余，固体加水溶解，过氧化钠能将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子．

点评 本题考查了二氧化硫性质应用和实验验证，实验设计的步骤和实验方案的确定应根据题干要求分析判断，关键是读懂题干信息，依据题干条件计算判断，题目难度较大．