Question

現有一瓶實驗室放置已久的可能被氧化的Na₂SO₃固體，為了研究它的組成，請你參與同學們進行的如下探究活動：
可選用試劑：濃H₂SO₄、濃HNO₃、10%鹽酸、0.1mol/LH₂SO₄、0.1mol/LHNO₃、0.1mol/LBaCl₂、0.1mol/LBa(NO₃)₂、3%H₂O₂、10%NaOH溶液、蒸餾水、品紅溶液；儀器自選。
（1）提出假設
假設一：固體全部是Na₂SO₃； 假設二：固體全部是Na₂SO₄；
假設三：                                                  。
（2）設計實驗方案(略)；選用下圖裝置進行實驗，該裝置的優點是                 。

（3）進行實驗：請在下表中用簡要文字寫出實驗操作、預期現象和結論。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量固體樣品于微型試管中；在W管a處滴入        、b處滴入      ；用膠管將W管與微型試管連接好
步驟2：用針筒吸入       ，將針頭穿過微型試管的膠塞，向固體樣品中注入該溶液。	。
步驟3：撥出針筒，吸入蒸餾水洗凈；再吸入                注入微型試管中	。

 
（4）若將上述探究過程中生成的氣體通入到足量的新制漂白粉濃溶液中，則可生成白色沉淀。試寫出該反應的離子方程式：                                        。

Answer 1

（16分）
（1）（2分）固體是Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物
（2）（3分）節約藥品、減少污染、符合綠色化學思想
（3）

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量固體樣品于微型試管中；在W管a處滴入適量品紅溶液（1分）、b處滴入適量10%NaOH溶液（1分），用膠管將W管與微型試管連接好
步驟2：用針筒吸入過量10%鹽酸（1分），將針頭穿過微型試管的膠塞，向固體樣品中注入該溶液。	（2分）若有氣泡放出，a處品紅溶液褪色，則假設一或假設三成立；若無氣泡放出、且品紅不褪色，則假設二成立。
步驟3：撥出針筒，吸入蒸餾水洗凈；再吸入適量0.1mol/LBaCl2溶液（1分）注入微型試管中	（2分）若出現白色沉淀，結合步驟2中品紅褪色，則假設三成立；若未出現白色沉淀結合步驟2中品紅褪色，則假設一成立。

 
（4）SO₂+H₂O+Ca²⁺ + ClO^— = CaSO₄↓+2H⁺ +Cl^—（3分）

試題分析：（1）亞硫酸鈉具有還原性，容易被空氣中的氧氣氧化為硫酸鈉，即2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，根據假設一是亞硫酸沒有被氧化的情況，假設二是亞硫酸鈉完全被氧化的情況，由此推導，假設三是亞硫酸鈉部分被氧化的情況，即固體是Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；（2）微型儀器的主要優點是節約藥品、減少污染、符合綠色化學思想；（3）讀圖，W管中a處試劑的目的是檢驗二氧化硫氣體， b處試劑的目的是吸收多余的二氧化硫氣體，防止污染空氣，因為二氧化硫有毒有刺激性氣味，由于二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，由于二氧化硫是酸性氧化物，可用NaOH溶液吸收多余的二氧化硫氣體，根據題目試劑要求，步驟1為：取適量固體樣品于微型試管中；在W管a處滴入適量品紅溶液、b處滴入適量10%NaOH溶液，用膠管將W管與微型試管連接好；微型試管是二氧化硫的發生裝置，其中應裝入適量亞硫酸鈉固體樣品，由于亞硫酸的酸性比鹽酸弱（也比硫酸弱，但硫酸中含有硫酸根離子，會干擾下一步實驗），因此針筒中應吸入足量鹽酸，則步驟2為：用針筒吸入過量10%鹽酸，將針頭穿過微型試管的膠塞，向固體樣品中注入該溶液，若有氣泡放出，a處品紅溶液褪色，則假設一或假設三成立，若無氣泡放出、且品紅不褪色，則假設二成立；接下來檢驗微型試管中是否含有硫酸根離子，由于硫酸根離子與鋇離子結合生成白色沉淀，過量鹽酸已經使亞硫酸根離子完全變為二氧化硫氣體，不會干擾硫酸根離子的檢驗，所以步驟3中應加入幾滴或少量氯化鋇溶液檢驗，即撥出針筒，吸入蒸餾水洗凈；再吸入適量0.1mol/LBaCl₂溶液，注入微型試管中，若出現白色沉淀，結合步驟2中品紅褪色，則假設三成立，若未出現白色沉淀結合步驟2中品紅褪色，則假設一成立。
（4）二氧化硫具有還原性，漂白粉中次氯酸鈣溶液具有強氧化性，后者將前者氧化為硫酸根離子，前者將后者還原為氯離子，硫酸根離子與鈣離子結合生成白色沉淀，根據電子、電荷和原子守恒原理可得：SO₂+H₂O+Ca²⁺ + ClO^— = CaSO₄↓+2H⁺ +Cl^—。