Question

2．某研究性学习小组的同学通过对亚硫酸钠组成元素的价态进行分析后认为Na₂SO₃溶液在存放过程中有可能变质，若已变质，则相应反应的化学方程式2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄．
（1）甲同学设计了如下两种方案来检验Na₂SO₃溶液是否变质．
方案Ⅰ：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为Na₂SO₃溶液没有变质．
方案Ⅱ：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为Na₂SO₃溶液完全变质．
乙同学认为上述两种方案均不合理，乙同学作出判断的依据分别是方案Ⅰ：硫酸钠和稀硫酸不反应；
方案Ⅱ：亚硫酸根离子和硫酸根离子都会和钡离子结合生成白色沉淀．
（2）乙同学设计如图所示装置（夹持装置已略去）探究Na₂SO₃溶液是否变质，量取60mL标签上注明为1.0mol•L^-1的Na₂SO溶液放入A装置中，通过测量生成的SO₂质量的方法来判断其是否变质．
①D装置的作用是防止空气中水蒸气和二氧化碳进入装置C影响测定结果，分液漏斗中应加入足量的b（填字母）；
a．浓硝酸  b．65%硫酸
c．浓盐酸  d．20%硫酸
②若实验前后测得C装置增重3.2g，则Na₂SO₃变质的百分率是17%．
（3）丙同学认为若只是确定Na₂SO₃是否变质，乙的方案太复杂了，他认为只需要试管、胶头滴管、盐酸及氯化钡溶液就可以达到目的（不考虑对环境的影响），请你发表自己的看法（若不同意，请说明理由；若同意，请写出主要操作、现象及结论）：同意，取少量亚硫酸钠溶液中加入过量氯化钡溶液生成白色沉淀，再滴入过量盐酸，若白色沉淀部分消失，证明样品变质．

Answer 1

分析 Na₂SO₃溶液在存放过程中有可能变质，若已变质是亚硫酸钠溶液被空气中的氧气氧化生成硫酸钠；
（1）方案Ⅰ实验现象不能说明样品中不存在硫酸钠；方案Ⅱ亚硫酸根离子和硫酸根离子都会和钡离子结合生成白色沉淀；
（2）①根据浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸的性质判断应选取的物质；
②碱石灰能吸收二氧化硫，所以C装置增重的质量就是二氧化硫的质量，根据二氧化硫的质量计算亚硫酸钠固体中含有的亚硫酸钠，从而计算出其浓度；
（3）亚硫酸钠溶液中加入过量氯化钡溶液生成白色沉淀，再滴入过量盐酸，若白色沉淀部分消失，证明样品变质．

解答 解：Na₂SO₃溶液在存放过程中有可能变质，若已变质是亚硫酸钠溶液被空气中的氧气氧化生成硫酸钠，相应反应的化学方程式为：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，
故答案为：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
（1）方案Ⅰ：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为Na₂SO₃溶液没有变质是错误的，亚硫酸钠被氧化生成的硫酸钠不与硫酸发生反应生成气体，加入稀盐酸有气泡生成，不能确定是否被氧化，
故答案为：硫酸钠和稀硫酸不反应；
方案Ⅱ：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为Na₂SO₃溶液完全变质是错误的，亚硫酸根离子和硫酸根离子都会和钡离子结合生成白色沉淀，不能证明样品是否变质，
故答案为：亚硫酸根离子和硫酸根离子都会和钡离子结合生成白色沉淀；
（2）①装置D干燥管中的碱石灰是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C影响测定二氧化硫的结果，
a、浓硝酸有挥发性，且浓硝酸有强氧化性，能把亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子而得不到二氧化硫气体，故a错误；
b、稀硫酸的氧化性是氢元素表现，反应速率较慢，浓硫酸主要以分子存在，而亚硫酸钠和硫酸的反应是在溶液中以离子进行反应，所以用65%硫酸和亚硫酸钠固体反应制取二氧化硫，故b正确；
c、浓盐酸有挥发性，会对实验造成干扰，故c错误；
d、20%硫酸是稀硫酸，稀硫酸的氧化性是氢元素表现，反应速率较慢，故d错误；
故答案为：防止空气中水蒸气和二氧化碳进入装置C影响测定结果；b；
（2）碱石灰能吸收二氧化硫，所以C装置增重的质量就是二氧化硫的质量，
设亚硫酸钠的物质的量浓度为C，
H₂SO₄+Na₂SO₃=H₂O+Na₂SO₄+SO₂↑
      1mol            64g
  0.06Cmol            3.2g
C=0.83mol•L^-1，
则Na₂SO₃变质的百分率=$\frac{0.06L×1.0mol/L-0.06L×0.83mol/L}{0.06L×1.0mol/L}$×100%=17%
故答案为：17%；
（3）丙同学认为若只是确定Na₂SO₃是否变质，他认为只需要试管、胶头滴管、盐酸及氯化钡溶液就可以达到目的，取少量亚硫酸钠溶液中加入过量氯化钡溶液生成白色沉淀，再滴入过量盐酸，若白色沉淀部分消失，证明样品变质，
故答案为：同意，取少量亚硫酸钠溶液中加入过量氯化钡溶液生成白色沉淀，再滴入过量盐酸，若白色沉淀部分消失，证明样品变质．

点评 本题考查了亚硫酸钠变质的探究实验，注意实验室制取二氧化硫时选取的酸不能是浓盐酸、浓硝酸和98%的浓硫酸，实验设计的分析判断，题目难度中等．