Question

某同学想通过下图装置实验、探究SO₂与Na₂O₂反应的产物．（夹持装置已略去，装置的气密性良好）

Ⅰ．装置B的作用是吸收水，干燥SO₂气体，其原因是（用离子方程式表示）：

2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑

；
装置D除了吸收过量的SO₂，避免污染空气外，还起到的作用是：

防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na₂O₂反应

．
Ⅱ．对C中固体产物提出如下假设：
假设1：只有Na₂SO₃假设2：只有Na₂SO₄假设3：

含有Na₂SO₃和Na₂SO₄

．
（1）若假设2成立，写出所发生反应的化学方程式

Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄

．
（2）若Na₂O₂反应完全，为确定C中固体产物的成分，甲设计如下实验：

得出结论：产物是Na₂SO₄．该方案是否合理？答：

否

（填“是”或“否”）．
（3）设计实验方案验证假设3，进行实验．在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论．
限选试剂：1mol?L^-1 BaCl₂溶液、1mol?L^-1 Ba（NO₃）₂溶液、1mol?L^-1稀盐酸、1mol?L^-1稀硝酸

实验步骤	预期现象和结论
①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解
②
③

Answer 1

分析：Ⅰ．装置C中发生二氧化硫与过氧化钠的反应，水能和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，故加入装置C的二氧化硫应干燥；
空气中含有二氧化碳和水蒸气，若与装置C的过氧化钠反应，干扰实验；
Ⅱ．根据二氧化硫与过氧化钠反应可能生成的物质解答；
（1）若只有Na₂SO₄生成，二氧化硫被过氧化钠氧化为硫酸钠；
（2）硝酸有强氧化性，能把亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子．
（3）要做验证固体有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以检验SO₃^2-与SO₄^2-，可以利用二者都与氯化钡溶液反应生成白色沉淀，再硫酸钡不溶于酸，亚硫酸钡可以溶于盐酸，据此设计实验方案（或者利用SO₃^2-与盐酸反应，生成刺激性气味的气体，然后在用氯化钡检验SO₄^2-）．

解答：Ⅰ．水能和过氧化钠反应生成氢氧化钠和氧气，反应离子方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；
装置D除了吸收过量的SO₂，避免污染空气外，还起到的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na₂O₂反应；
故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na₂O₂反应；
Ⅱ．假设3：由假设1与假设2可知，固体可能是Na₂SO₃和Na₂SO₄；
故答案为：含有Na₂SO₃和Na₂SO₄；
（1）若只有Na₂SO₄生成，二氧化硫被过氧化钠氧化为硫酸钠，反应方程式为Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
故答案为：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
（2）生成的白色沉淀中如果含有亚硫酸钡，加入硝酸后，会将之氧化为硫酸钡，不能确定产物是Na₂SO₃还是Na₂SO₄或二者兼有，不能得出结论：产物是Na₂SO₄；
故答案为：否；
（3）要做验证固体有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以检验SO₃^2-与SO₄^2-，实验方案为：
取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解，加过量的1 mol?L^-1BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则证明有Na₂SO₃或Na₂SO₄；继续滴加适量的1 mol?L^-1的稀盐酸，若白色沉淀部分溶解，并产生剌激性气味气体，则证明有Na₂SO₃和Na₂SO₄，即假设3成立（或：取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解，滴加过量的1 mol?L^-1稀盐酸，若产生剌激性气味气体，则证明有Na₂SO₃；继续滴加适量的1 mol?L^-1BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，则证明有Na₂SO₄，综总上述，假设3成立）；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解
②滴加过量的1 mol?L-1BaCl2溶液	若产生白色沉淀，则证明有Na2SO3或Na2SO4
③滴加适量的1 mol?L-1的稀盐酸	若白色沉淀部分溶解，并产生剌激性气味气体，则证明有Na2SO3和Na2SO4，即假设3成立

或

实验步骤	预期现象和结论
①取少量C中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解
②滴加过量的1 mol?L-1稀盐酸	若产生剌激性气味气体，则证明有Na2SO3
③滴加适量的1 mol?L-1BaCl2溶液	若产生白色沉淀，则证明有Na2SO4．综合上述，假设3成立

点评：本题考查学生对实验原理与装置的理解、物质组成的测定等、实验方案设计等，难度中等，理解原理是关键，需要学生具有扎实的基础知识与综合运用知识分析解决问题的能力，难度较大．