Question

化學興趣小組同學運用類比學習的思想，探究過氧化鈉與二氧化硫的反應．小組同學改進了右圖所示的裝置進行實驗（已知制取SO₂的反應為H₂SO₄+Na₂SO₃=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O）充分反應，B中固體由淡黃色變為白色（Na₂O₂完全反應），將帶火星的木條插入試管C中，木條復燃．試回答下列問題：
（1）請你完成裝置改進的措施和理由：
①措施：在A、B之間加一個干燥管，理由

 

；
②措施：

 

，理由

 

．
（2）某同學推斷該白色固體為Na₂SO₃，則其所類比的化學反應是

 

（用化學方程式表示）．任何的推論都要經過檢驗，請完成對白色固體的探究：
限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；3 mol?L^-1鹽酸、6 mol?L^-1 硝酸、NaOH稀溶液、蒸餾水、溶液．
①提出合理假設：假設1：

 

；假設2．

 

；假設3：

 

；
②設計實驗方案證明你的假設，并按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現象與結論．

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：
步驟2：
…

Answer 1

分析：（1）①裝置A是二氧化硫的發生裝置，生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，AB間需要加一個干燥裝置，避免水蒸氣的存在影響探究二氧化硫和過氧化鈉的反應；
②裝置C是驗證氧氣生成，A中生成的二氧化硫氣體是污染性氣體，不能排放到空氣中；在BC間加一個吸收裝置；
（2）類比二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣；
①依據類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應可以生成硫酸鈉，據此推斷白色固體可能的組成；
②利用亞硫酸鈉和鹽酸反應生成二氧化硫氣體驗證亞硫酸根離子的存在，依據硫酸根離子和氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇白色沉淀驗證硫酸根離子的存在．

解答：解：（1）①裝置A是二氧化硫的發生裝置，生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，AB間需要加一個干燥裝置，避免水蒸氣的存在影響探究二氧化硫和過氧化鈉的反應，
故答案為：產生二氧化硫沒有干燥，水蒸氣會與Na₂O₂反應；
②裝置C是驗證氧氣生成，A中生成的二氧化硫氣體是污染性氣體，不能排放到空氣中；在BC間加一個吸收裝置，用一個盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶吸收二氧化硫，
故答案為：在B、C之間加一個裝有NaOH溶液的洗氣瓶；去SO₂氣體；
（2）化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，類推二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，反應的化學方程式為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
①依據類推可知二氧化硫和過氧化鈉反應生成亞硫酸鈉和氧氣，亞硫酸鈉和氧氣反應可以生成硫酸鈉，據此推斷白色固體可能的組成為：亞硫酸鈉、硫酸鈉、亞硫酸鈉和硫酸鈉的混合物；
故答案為：Na₂SO₃；Na₂SO₄；Na₂SO₃和Na₂SO₄；
②依據硫酸根離子和氯化鋇溶液反應生成硫酸鋇白色沉淀驗證硫酸根離子的存在；利用亞硫酸鈉和鹽酸反應生成二氧化硫氣體驗證亞硫酸根離子的存在，實驗操作設計為：
取少量白色固體與試管中，加入足量的稀鹽酸，若聞到刺激性氣味氣體，說明白色固體是Na₂SO₃ ；在步驟1的溶液加入足量的氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則說明白色固體含Na₂SO₄，若步驟1現象明顯，而步驟2沒有明顯現象，則說明白色固體為Na₂SO₃；若步驟1現象不明顯，步驟2現象明顯，則說明白色固體為Na₂SO₄；若上述兩個實驗現象均有，則說明白色固體即含有Na₂SO₄，又含Na₂SO₃；
故答案為：取少量白色固體與試管中，加入足量的稀鹽酸，若聞到刺激性氣味氣體，說明白色固體是Na₂SO₃ ；在步驟1的溶液加入足量的氯化鋇溶液，若有白色沉淀生成，則說明白色固體含Na₂SO₄，若步驟1現象明顯，而步驟2沒有明顯現象，則說明白色固體為Na₂SO₃；若步驟1現象不明顯，步驟2現象明顯，則說明白色固體為Na₂SO₄；若上述兩個實驗現象均有，則說明白色固體即含有Na₂SO₄，又含Na₂SO₃．

點評：本題考查了物質性質的實驗設計和實驗驗證分析判斷，主要是二氧化硫、二氧化碳和過氧化鈉性質的分析應用是解題關鍵，題目難度中等．