Question

无水亚硫酸钠隔绝空气加热到600℃便开始分解，分解产物是硫化钠和另外一种固体．某学生将无水亚硫酸钠受热后的试样溶于水制成浓溶液，用下图所示的实验装置进行实验，他向试样溶液中缓缓地逐滴加入稀盐酸，根据实验现象判断固体试样含有什么成分？（已知：Na₂ S+2HCl═2NaCl+H₂S+SO₂+2H₂S═3S+2H₂ O）
（1）无水亚硫酸钠受热分解的化学方程式是

4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄

，装置中的NaOH溶液的作用是

吸收H₂S或SO₂气体

．
（2）如果加热温度在600℃以上，再向所得固体的试样溶液中缓缓滴加稀盐酸至足量，观察到CuSO₄溶液中出现黑色沉淀，试分析其他装置中可能出现的现象．试样溶液：

有淡黄色沉淀生成，并有气泡冒出

，解释这种现象的离子方程式是

SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O，S^2-+2H⁺=H₂S↑

；品红溶液：

有气泡生成但不褪色

，出现这种现象的原因是：

加热后固体中所含的Na₂SO₃和Na₂S的物质的量之比小于1：2，在酸性溶液中反应产生的气体只含H₂S，而不含SO₂

．
（3）若加入了足量的稀盐酸后，品红溶液和CuSO₄溶液中仍无明显的现象发生，原因是

加热后固体中所含Na₂SO₃和Na₂S的物质的量之比等于1：2，在酸性溶液中恰好生成S，不产生H₂S和SO₂

．

Answer 1

分析：（1）根据题示信息可推出分解产物是Na₂SO₄；无水亚硫酸钠受热分解会产生SO₂、H₂S等气体；
（2）SO₃^2-、S^2-可在酸性条件下转化为单质硫；品红溶液不裉色；根据SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O解题；
（3）品红溶液和硫酸铜溶液中都没有明显现象，说明在烧瓶中没有放出SO₂，也没有放出H₂S．

解答：解：（1）亚硫酸钠在600℃以上可分解，这在中学化学中未介绍，但根据题示信息可推出分解产物．根据“Na₂SO₃分解生成Na₂S+另一种固体”，可从硫元素化合价变化进行推理分析，另一种固体中硫元素的化合价应高于+4价，所以这种固体是Na₂SO₄，解的化学方程式是4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄；从中可得出，装置中会产生SO₂、H₂S等气体，考虑到这些气体都不能直接排放到空气中，所以氢氧化钠溶液的作用是吸收SO₂或H₂S，故答案为：4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄；吸收H₂S或SO₂气体；
（2）温度高于600℃时，Na₂SO₃开始分解，所得固体可能是Na₂SO₃、Na₂S等的混合物．滴入稀盐酸时，SO₃^2-、S^2-可在酸性条件下转化为单质硫．根据“硫酸铜中出现黑色沉淀”可得出，烧瓶中没有SO₂放出．所以试样溶液出现的现象是：有淡黄色沉淀生成并有气泡冒出．SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O，S^2-+2H⁺=H₂S↑．品红溶液不裉色；因为加热后的固体试样中所含亚硫酸钠和硫化钠的物质的量之比小于1：2，在酸性溶液中反应，Na₂S过量，产生气体只含H₂S，不含SO₂，故答案为：有淡黄色沉淀生成，并有气泡冒出；SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O，S^2-+2H⁺=H₂S↑；有气泡生成但不褪色；加热后固体中所含的Na₂SO₃和Na₂S的物质的量之比小于1：2，在酸性溶液中反应产生的气体只含H₂S，而不含SO₂；
（3）品红溶液和硫酸铜溶液中都没有明显现象，说明在烧瓶中没有放出SO₂，也没有放出H₂S，进而可推出，加热后的固体试样中所含亚硫酸钠和硫化钠的物质的量之比恰好等于1：2，在酸性溶液中两者恰好完全反应，不产生H₂S和SO₂，
故答案为：加热后固体中所含Na₂SO₃和Na₂S的物质的量之比等于1：2，在酸性溶液中恰好生成S，不产生H₂S和SO₂．

点评：本题考查定性与定量实验，难度较大，注意实验现象的分析推测、实验结果的研究处理等都会涉及到定量问题，同一实验在不同条件下可能会产生不同的结果．