Question

4．为探究亚硫酸钠的热稳定性，某研究性学习小组将无水亚硫酸钠隔绝空气加热，并利用受热后的固体试样和下图所示的实验装置进行实验．请回答下列有关问题：
（1）查阅资料：无水亚硫酸钠隔绝空气受热到600℃才开始分解，且分解产物只有硫化钠和另外一种固体．如果加热温度低于600℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，在滴加稀盐酸的整个过程中HSO₃^-的物质的量浓度变化趋势为先逐渐增大，后逐渐减小；
（2）如果加热温度为700℃，向所得冷却后固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀，且有大量气泡产生，则反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O；此时在B、C两装置中可能观察到的现象为B中品红溶液褪色，C中无明显变化（或B中无明显变化，C中产生黑色沉淀）．
（3）在中滴加足量盐酸后，烧瓶内除Cl^-外，还存在另一种浓度较大的阴离子（X）．为检验该阴离子（X），先取固体试样溶于水配成溶液，然后按以下两种实验方案检验阴离子（X），你认为合理的方案是乙（填“甲”或“乙”），请说明另一方案不合理的原因甲中先加入具有强氧化性的稀HNO₃，它能将SO₃^2-氧化成SO₄^2-，不能判定是否生成SO₄^2-．
方案甲：取少量试样溶液于试管中，先加稀HNO₃，再加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在．
方案乙：取少量试样溶液于试管中，先加稀HCl，再加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，证明该离子存在．
（4）写出Na₂SO₃固体加热到600℃以上分解的化学方程式4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S+3Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）Na₂SO₃要加热到600度以上才分解，因此题中加热温度600度以下冷却后得到的固体仍为Na₂SO₃；
（2）加热温度为700℃，向所得固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀，且有大量气泡产生，说明加热分解后的固体中含硫化钠和未分解的亚硫酸钠；
（3）加快物质溶解可以搅拌加热等措施，依据题干信息分析判断分解后的固体含有硫酸钠，X为SO₄^2-，依据硫酸根离子的检验方法分析判断；亚硫酸根离子遇硝酸会被氧化为硫酸根；
（4）Na₂SO₃固体加热到600℃以上分解生成硫化钠和硫酸钠．

解答 解：（1）Na₂SO₃要加热到600度以上才分解，因此题中加热温度600度以下冷却后得到的固体仍为Na₂SO₃，向此固体中滴加HCl后，一方面是Na₂SO₃固体溶于水，这将导致溶液中SO₃^2-浓度增大；另一方面是HCl与SO₃^2-反应，这将导致SO₃^2-浓度减小生成亚硫酸氢根离子浓度增大；加入HCl到一定程度时，SO₃^2-已完全转化为HSO₃^-，此时前者作用消失，完全是后者起作用，HSO₃^-浓度先增大后将逐渐减小，直至最后下降到接近于零，
故答案为：先逐渐增大，后逐渐减小；
（2）如果加热温度为700℃，向所得固体试样中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到烧瓶中出现淡黄色沉淀为硫，且有大量气泡产生说明为二氧化硫，则固体试样跟盐酸反应生成淡黄色沉淀的离子方程式为：2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O；生成二氧化硫的反应为SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，此时在B、C两装置中可能观察到得现象为二氧化硫具有漂白作用使品红褪色，生成的气体不是硫化氢通过硫酸铜无现象，B中无明显变化，C中产生黑色沉淀；
故答案为：2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O；B中品红溶液褪色，C中无明显变化（或B中无明显变化，C中产生黑色沉淀）；
（3）在中滴加足量盐酸后，烧瓶内除Cl^-外，还存在另一种浓度较大的阴离子（X）．通过实验分析判断，离子为硫酸根离子（SO₄^2-），确定分解产物为硫化钠和硫酸钠，为检验该阴离子（X），先取固体试样溶于水配成溶液，为了加速固体试样的溶解，可以用玻璃棒搅拌或加热，检验硫酸根离子是加入盐酸，无变化，再加入氯化钡生成白色沉淀证明是硫酸根离子，甲中先加入具有强氧化性的稀HNO₃，它能将SO₃^2-氧化成SO₄^2-，不能判定是否生成SO₄^2-，
故答案为：乙； 甲中先加入具有强氧化性的稀HNO₃，它能将SO₃^2-氧化成SO₄^2-，不能判定是否生成SO₄^2-；
（4）依据上述分析判断，亚硫酸钠加热到600℃以上分解生成硫化钠和硫酸钠，反应的化学方程式为4Na₂SO₃Na₂S+3Na₂SO₄，
故答案为：4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S+3Na₂SO₄．

点评 本题考查了物质性质验证的实验设计和实验分析判断，主要考查硫及其化合物性质的应用，侧重于基础知识的综合应用的考查，题目难度中等．