Question

4．某校化学兴趣小组在学习了过氧化钠性质后，进一步研究其与SO₂反应情况，查阅相关资料知：过氧化钠与CO₂反应有气体生成，而将SO₂通入过氧化钠粉末中也有气体生成．有同学认为：CO₂、SO₂虽然都是酸性氧化物，但SO₂具有较强的还原性，CO₂无还原性，反应原理应该不相同，并设计如下实验进行探究．
（1）[提出假设]向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO₂，对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设：
假设一：反应后固体中只有Na₂SO₃，证明SO₂未被氧化；
假设二：反应后固体中只有Na₂SO₄，证明SO₂完全被氧化；
假设三：反应后固体中固体为Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，证明二氧化硫部分被氧化．
（2）[定性研究]
为验证假设三是否成立，兴趣小组进行如下研究，请你完成下表中内容

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取反应后的固体放入试管中，…

（3）[定量研究]通过测量气体的体积判断发生的化学反应，实验装置如下：

①装置D的作用是吸收未反应的SO₂．
②实验测得装置C中过氧化钠质量增加了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），用上述有关测量数据进行判断

SO2被氧化的程度	V与m1或m2的关系
完全被氧化	V=0
部分被氧化	0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$或m1＞$\frac{30V}{7}$
未被氧化	V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$或m1=$\frac{30V}{7}$

Answer 1

分析 （1）依据假设一和假设二推断假设三为Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，得出结论即可；
（2）要证明假设3是否成立，就是要证明Na₂SO₃和Na₂SO₄存在，可以取反应后的固体放入试管中，加少量水溶解，加入BaCl₂溶液，再加入稀盐酸，若加入BaCl₂溶液有白色沉淀产生，加入盐酸沉淀部分溶解，则证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠；
（3）①碱石灰具有碱的性质，可以吸收酸性气体，据此解答；
②若Na₂SO₃未被氧化发生的反应只有2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂根据差量法计算即可．

解答 解：（1）固体为Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，证明二氧化硫部分被氧化，
故答案为：Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；二氧化硫部分被氧化；
（2）要证明假设3是否成立，就是要证明Na₂SO₃和Na₂SO₄存在，可以取反应后的固体放入试管中，加少量水溶解，加入BaCl₂溶液，再加入稀盐酸，若加入BaCl₂溶液有白色沉淀产生，加入盐酸沉淀部分溶解，则证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠，
故答案为：

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取反应后的固体放入试管中，加少量水溶解，加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸．	加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，加入盐酸沉淀部分溶解． 证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠．

；
（3）①碱石灰具有碱的性质，可以吸收酸性气体，故D的作用吸收未反应的SO₂，
故答案为：吸收未反应的SO₂；
②若Na₂SO₃未被氧化发生的反应只有
2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂ △m
根据差量法得到V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$或m₁=$\frac{30v}{7}$，若部分被氧化发生的反应还有Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄，该反应中SO₂全部转化为固体的质量，没有气体生成，这个时候固体的质量增大，可知0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$；
故答案为：

SO2被氧化的程度	V与m1或m2的关系
完全被氧化	V=0
部分被氧化	0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$或m1＞$\frac{30V}{7}$
未被氧化	V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$或m1=$\frac{30V}{7}$

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点评 本题以探究实验为基础，探究了过氧化钠和二氧化硫的反应实际情况，考查了化学实验的基本操作、化学实验的设计、装置图分析以及化学反应的计算等有关知识．