Question

3．某化学兴趣小组用如图所示装置制备SO₂并探究SO₂与Na₂O₂的反应：

（1）仪器组装完毕，首先需要进行的实验是检查装置的气密性，具体操作和现象为关闭分液漏斗活塞，对烧瓶进行微热，当观察到D中导管口有气泡后，停止加热，D中导管形成一段液柱．
（2）装置A使用的是70%～80%的硫酸，硫酸的浓度不能太低的原因是不利于SO₂溢出．
（3）为吸收过量的SO₂，C中盛放的试剂为NaOH溶液（或KMnO₄溶液）．
（4）D中收集到的气体可使带余烬的木条复燃，B中发生的反应可能为2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂（Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄）．
（5）若反应后B中的固体只含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，测定其中Na₂SO₃的质量分数的实验方案为：用电子天平称取该固体m₁g，溶于水配成溶液，加入足量的氯化钡溶液，用砂芯漏斗过滤，固体用适量乙醇洗涤2～3次，在真空干燥箱中干燥，再用电子天平称量得固体为m₂ g；根据实验测得的数据进行计算即可（实验中可选用的试剂：氯化钡溶液、乙醇；除常用仪器外需使用的仪器：砂芯漏斗、真空干燥箱）．
由以上实验可得B中固体Na₂SO₃的质量分数为$\frac{9（142{m}_{2}-{233m}_{1}）}{104{m}_{1}}$（用含m₁、m₂的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）仪器组装完毕，首先需要检查装置气密性，装置密闭后加热烧瓶观察D中导气管是否有气泡冒出，停止加热是否产生一段水柱分析判断；
（2）二氧化硫易溶于水，硫酸溶液浓度太低不利于二氧化硫的生成和挥出；
（3）二氧化硫能被氢氧化钠溶液或高锰酸钾溶液吸收；
（4）D中收集到的气体可使带余烬的木条复燃，说明有氧气产生，所以B中发生的反应可能为二氧化硫与过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气；
（5）若反应后B中的固体只含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，测定其中Na₂SO₃的质量分数的实验方案为：用电子天平称取该固体m₁g，将样品溶于蒸馏水溶解后加入过量的氯化钡发生反应生成亚硫酸钡沉淀和硫酸钡沉淀，过滤洗涤干燥，用电子天平称量得固体为m₂ g，列方程式计算 得到B中固体Na₂SO₃的质量分数．

解答 解：（1）某化学兴趣小组用如图所示装置制备SO₂并探究SO₂与Na₂O₂的反应生成气体在最后收集，装置需要生成气体，并验证性质，所以实验装置不能漏气，需要检查装置气密性，把装置密闭关闭分液漏斗活塞，对烧瓶进行微热，当观察到D中导管口有气泡后，停止加热，D中导管形成一段液柱，说明装置气密性完好，
故答案为：检查装置的气密性；关闭分液漏斗活塞，对烧瓶进行微热，当观察到D中导管口有气泡后，停止加热，D中导管形成一段液柱；
（2）装置A使用的是70%～80%的硫酸，硫酸的浓度太低不利于SO₂溢出，
故答案为：不利于SO₂溢出；
（3）二氧化硫能被氢氧化钠溶液或高锰酸钾溶液吸收，所以C中盛放的试剂为NaOH溶液（或KMnO₄溶液），
故答案为：NaOH溶液（或KMnO₄溶液）；
（4）D中收集到的气体可使带余烬的木条复燃，说明有氧气产生，所以B中发生的反应可能为二氧化硫与过氧化钠反应生成亚硫酸钠和氧气，反应的方程式为2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂，
故答案为：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂（Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄）；
（5）若反应后B中的固体只含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，测定其中Na₂SO₃的质量分数的实验方案为：用电子天平称取该固体m₁g，溶于水配成溶液，加入足量的氯化钡溶液，用砂芯漏斗过滤，固体用适量乙醇洗涤2～3次，在真空干燥箱中干燥，再用电子天平称量得固体为m₂ g；根据实验测得的数据进行计算即可，设Na₂SO₃质量为xg，则硫酸钠质量为m₁g-xg，沉淀m₂g为BaSO₃和BaSO₄，得到：$\frac{xg}{126g/mol}$×217g/mol+$\frac{{m}_{1}-xg}{142g/mol}$×233g/mol=m₂，
x=$\frac{9（142{m}_{2}-233{m}_{1}）}{104}$g，
固体Na₂SO₃的质量分数=$\frac{9（142{m}_{2}-{233m}_{1}）}{104{m}_{1}}$×100%，
故答案为：溶于水配成溶液，加入足量的氯化钡溶液，用砂芯漏斗过滤，固体用适量乙醇洗涤2～3次，在真空干燥箱中干燥；$\frac{9（142{m}_{2}-{233m}_{1}）}{104{m}_{1}}$×100%；

点评 本题考查了物质性质实验探究、装置气密性检查、混合物的含量测定方法和计算应用，注意物质性质的理解，掌握基础是解题关键，题目难度中等．