Question

某同学用Na₂SO₃粉末与浓H₂SO₄制备并收集SO₂，用盛有NaOH溶液的烧杯吸收多余的SO₂，实验结束后烧杯中溶液无明显现象，现对其成分进行探究．

（1）选择合适的仪器并按从左到右的顺序连接：

 

（2）假设溶液中同时存在Na₂SO₃和NaOH，设计实验方案，进行成分检验．在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论．仪器任选，限选试剂：
稀盐酸、稀硝酸、铁丝、铜丝、CaCl₂溶液、品红溶液、酚酞、甲基橙

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：	火焰呈黄色，证明原溶液中存在Na+．
步骤2：	，证明原溶液中存在OH-．
步骤3：另取少量原溶液于试管中，	品红溶液褪色，证明原溶液中存在SO32-．

（3）若溶液中同时存在Na₂SO₃和NaHSO₃，为了准确测定溶液的浓度，实验如下：
①原理：SO₃^2-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+2H⁺
HSO₃^-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+3H⁺
②步骤：准确量取10.00mL溶液于锥形瓶中，滴加几滴淀粉溶液，用0.1000mol/L碘液滴定至终点，消耗碘液20.00mL；再用0.2000mol/L　NaOH溶液滴定生成的酸，消耗NaOH溶液23.00mL．
③计算：c（Na₂SO₃）=

 

mol/L，c（NaHSO₃）=

 

mol/L．

Answer 1

考点：二氧化硫的化学性质,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：氧族元素

分析：（1）根据发生装置、收集装置、尾气处理装置来排序，用Na₂SO₃粉末与浓H₂SO₄制备并收集SO₂，需要固液混合不加热型装置，生成的二氧化硫密度大于空气，且常温下和空气不反应，所以采用向上排空气法收集，尾气处理中要防止倒吸；
（2）检验钠离子用焰色反应方法；检验氢氧根离子用酚酞试液，且要除去其它微粒干扰；检验亚硫酸根离子用酸化的品红溶液；
（3）根据滴定和中和消耗碘和氢氧化钠的量根据方程式计算．

解答： 解：（1）根据发生装置、收集装置、尾气处理装置来排序，用Na₂SO₃粉末与浓H₂SO₄制备并收集SO₂，需要固液混合不加热型装置，生成的二氧化硫密度大于空气，且常温下和空气不反应，所以采用向上排空气法收集，尾气处理中要防止倒吸，所以其排列顺序是①④③⑤，故答案为：①④③⑤；
（2）步骤1预期现象和结论为：火焰呈黄色，证明原溶液中存在Na⁺．可知步骤1为检验钠离子，用焰色反应，具体操作为：用光洁无锈的铁丝蘸取原溶液在酒精灯火焰上灼烧；
步骤2预期现象和结论为：酚酞变为红色，证明原溶液中存在OH^-．可知步骤2检验氢氧根离子，根据所给试剂，应先把亚硫酸钠除去，应亚硫酸钠水解显碱性，故先加过量氯化钙使亚硫酸钠生成亚硫酸钙沉淀，再用酚酞检验氢氧根离子，酚酞变红，证明含氢氧根离子；
故实验步骤为：取少量原溶液于试管中，加入过量CaCl₂溶液，充分反应后静置，向上层清夜中滴加几滴酚酞，振荡；
步骤3预期现象和结论为：品红溶液褪色，证明原溶液中存在SO₃^2-．说明步骤3检验亚硫酸钠，可把亚硫酸钠和盐酸反应生成二氧化硫，通过品红来检验，具体操作为：另取少量原溶液于试管中，滴入几滴品红溶液，再加入过量稀盐酸，振荡；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：用光洁无锈的铁丝蘸取原溶液在酒精灯火焰上灼烧	火焰呈黄色，证明原溶液中存在Na+．
步骤2：取少量原溶液于试管中，加入过量CaCl2溶液，充分反应后静置，向上层清夜中滴加几滴酚酞，振荡	酚酞变为红色，证明原溶液中存在OH-．
步骤3：另取少量原溶液于试管中，滴入几滴品红溶液，再加入过量稀盐酸，振荡	品红溶液褪色，证明原溶液中存在SO32-．

（3）设Na₂SO₃的物质的量为x，NaHSO₃的物质的量为y，
SO₃^2-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+2H⁺
x    x                2x
HSO₃^-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+3H⁺
 y    y                3y
根据题意：

x+y=0.1×0.02 2x+3y=0.2×0.023

解得：x=0.0014，y=0.0006
c（Na₂SO₃）=

0.0014mol

0.01L

=0.1400mol/L，c（NaHSO₃）=

0.0006mol

0.01L

=0.0600mol/L，
故答案为：0.1400；0.0600．

点评：本题以二氧化硫为载体考查物质含量测定、二氧化硫的制取和收集、实验方案设计等知识点，综合性较强，侧重考查学生分析、计算、实验设计能力，明确物质的性质及实验原理是解本题关键，难点是实验设计，要依据物质的性质、特殊现象设计实验，题目难度中等．