Question

無水亞硫酸鈉隔絕空氣加熱到600℃便開始分解，分解產物是硫化鈉和另外一種固體．某學生將無水亞硫酸鈉受熱后的試樣溶于水制成濃溶液，用下圖所示的實驗裝置進行實驗，他向試樣溶液中緩緩地逐滴加入稀鹽酸，根據實驗現象判斷固體試樣含有什么成分？（已知：Na₂ S+2HCl═2NaCl+H₂S+SO₂+2H₂S═3S+2H₂ O）
（1）無水亞硫酸鈉受熱分解的化學方程式是

4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄

，裝置中的NaOH溶液的作用是

吸收H₂S或SO₂氣體

．
（2）如果加熱溫度在600℃以上，再向所得固體的試樣溶液中緩緩滴加稀鹽酸至足量，觀察到CuSO₄溶液中出現黑色沉淀，試分析其他裝置中可能出現的現象．試樣溶液：

有淡黃色沉淀生成，并有氣泡冒出

，解釋這種現象的離子方程式是

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

；品紅溶液：

有氣泡生成但不褪色

，出現這種現象的原因是：

加熱后固體中所含的Na₂SO₃和Na₂S的物質的量之比小于1：2，在酸性溶液中反應產生的氣體只含H₂S，而不含SO₂

．
（3）若加入了足量的稀鹽酸后，品紅溶液和CuSO₄溶液中仍無明顯的現象發生，原因是

加熱后固體中所含Na₂SO₃和Na₂S的物質的量之比等于1：2，在酸性溶液中恰好生成S，不產生H₂S和SO₂

．

Answer 1

分析：（1）根據題示信息可推出分解產物是Na₂SO₄；無水亞硫酸鈉受熱分解會產生SO₂、H₂S等氣體；
（2）SO₃^2-、S^2-可在酸性條件下轉化為單質硫；品紅溶液不裉色；根據SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O解題；
（3）品紅溶液和硫酸銅溶液中都沒有明顯現象，說明在燒瓶中沒有放出SO₂，也沒有放出H₂S．

解答：解：（1）亞硫酸鈉在600℃以上可分解，這在中學化學中未介紹，但根據題示信息可推出分解產物．根據“Na₂SO₃分解生成Na₂S+另一種固體”，可從硫元素化合價變化進行推理分析，另一種固體中硫元素的化合價應高于+4價，所以這種固體是Na₂SO₄，解的化學方程式是4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄；從中可得出，裝置中會產生SO₂、H₂S等氣體，考慮到這些氣體都不能直接排放到空氣中，所以氫氧化鈉溶液的作用是吸收SO₂或H₂S，故答案為：4Na₂SO₃=Na₂S+3Na₂SO₄；吸收H₂S或SO₂氣體；
（2）溫度高于600℃時，Na₂SO₃開始分解，所得固體可能是Na₂SO₃、Na₂S等的混合物．滴入稀鹽酸時，SO₃^2-、S^2-可在酸性條件下轉化為單質硫．根據“硫酸銅中出現黑色沉淀”可得出，燒瓶中沒有SO₂放出．所以試樣溶液出現的現象是：有淡黃色沉淀生成并有氣泡冒出．SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O，S^2-+2H⁺=H₂S↑．品紅溶液不裉色；因為加熱后的固體試樣中所含亞硫酸鈉和硫化鈉的物質的量之比小于1：2，在酸性溶液中反應，Na₂S過量，產生氣體只含H₂S，不含SO₂，故答案為：有淡黃色沉淀生成，并有氣泡冒出；SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O，S^2-+2H⁺=H₂S↑；有氣泡生成但不褪色；加熱后固體中所含的Na₂SO₃和Na₂S的物質的量之比小于1：2，在酸性溶液中反應產生的氣體只含H₂S，而不含SO₂；
（3）品紅溶液和硫酸銅溶液中都沒有明顯現象，說明在燒瓶中沒有放出SO₂，也沒有放出H₂S，進而可推出，加熱后的固體試樣中所含亞硫酸鈉和硫化鈉的物質的量之比恰好等于1：2，在酸性溶液中兩者恰好完全反應，不產生H₂S和SO₂，
故答案為：加熱后固體中所含Na₂SO₃和Na₂S的物質的量之比等于1：2，在酸性溶液中恰好生成S，不產生H₂S和SO₂．

點評：本題考查定性與定量實驗，難度較大，注意實驗現象的分析推測、實驗結果的研究處理等都會涉及到定量問題，同一實驗在不同條件下可能會產生不同的結果．