Question

2．为测定Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物中Na₂CO₃的含量，某同学设计了如图所示的装置进行实验（铁架台、铁夹等仪器未在图中画出）．请回答下列问题：
（1）将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是检验装置的气密性．
（2）装置B的作用是吸收二氧化硫；装置D的作用吸收水蒸气．
（3）实验过程中，当装置A内的固体反应完全后，需打开活塞K，向A中通入大量的氮气．这样做的目的是使生成的二氧化碳气体能够被装置E中的药品完全吸收．否则可能引起Na₂CO₃含量的测定值比实际值偏低（填“偏高”、“偏低”或“没影响”）．
（4）Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物23.2g进行实验，实验结束后，发现E装置增重了4.4g，Na₂CO₃的含量为45.7%
（5）实验过程中硫酸要加入过量的原因让样品与硫酸充分反应，不影响反应的测定结果
（6）已知MnO₄^-酸性条件下会与具有还原性的物质反应转化成Mn²⁺，试写出装置B中反应的离子方程式2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺

Answer 1

分析 根据实验目的，结合实验装置原理可以判断：A为发生装置，反应后生成二氧化碳和二氧化硫气体及少量的水蒸气杂质，为了准确测定生成CO₂气体的质量，首先要除尽SO₂，因此B中应装入酸性高锰酸钾溶液，C装置用来检验SO₂气体是否被完全吸收，可以选用品红溶液，在吸收二氧化碳之前，要再除去杂质水蒸气，因此D中应装入浓硫酸，为了吸收二氧化碳，E装置应装入碱石灰，为了防止空气中的水蒸气、二氧化碳等杂质进入E，应在F中加入碱石灰起保护作用，为了能使反应后装置中的二氧化碳完全被碱石灰吸收，反应结束后在装置中通入氮气，用氮气将二氧化碳压到碱石灰中，据此答题．

解答 解：根据实验目的，结合实验装置原理可以判断：A为发生装置，反应后生成二氧化碳和二氧化硫气体及少量的水蒸气杂质，为了准确测定生成CO₂气体的质量，首先要除尽SO₂，因此B中应装入酸性高锰酸钾溶液，C装置用来检验SO₂气体是否被完全吸收，可以选用品红溶液，在吸收二氧化碳之前，要再除去杂质水蒸气，因此D中应装入浓硫酸，为了吸收二氧化碳，E装置应装入碱石灰，为了防止空气中的水蒸气、二氧化碳等杂质进入E，应在F中加入碱石灰起保护作用，为了能使反应后装置中的二氧化碳完全被碱石灰吸收，反应结束后在装置中通入氮气，用氮气将二氧化碳压到碱石灰中，
（1）将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是检验装置的气密性，
故答案为：检验装置的气密性；
（2）根据上面的分析可知，装置B的作用是 吸收二氧化硫；装置D的作用 吸收水蒸气，
故答案为：吸收二氧化硫；吸收水蒸气；
（3）根据上面的分析可知，通入大量的氮气，这样做的目的是 使生成的二氧化碳气体能够被装置E中的药品完全吸收，否则由于二氧化碳没有完全被吸收，而使得计算出的Na₂CO₃含量的测定值比实际值 偏低，
故答案为：使生成的二氧化碳气体能够被装置E中的药品完全吸收；偏低；
（4）Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物23.2g进行实验，实验结束后，发现E装置增重了4.4g，即反应中生成了二氧化碳的质量为4.4g，根据关系式Na₂CO₃～CO₂可知，Na₂CO₃的质量为10.6g，所以Na₂CO₃含量为$\frac{10.6g}{23.2g}$×100%=45.7%，
故答案为：45.7%；
（5）实验过程中硫酸要加入过量的原因是让样品与硫酸充分反应，不影响反应的测定结果，
故答案为：让样品与硫酸充分反应，不影响反应的测定结果； 
（6）装置B中二氧化硫被高锰酸钾氧化成硫酸根离子，所以反应的离子方程式为2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O═5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺．

点评 本题考查了测定Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物中各组分的含量，题目难度中等，理解实验原理是解题的关键，试题综合性强，旨在培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力．