Question

13．某兴趣小组依据CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，推测Mg与SO₂在隔绝空气条件下反应后，剩余固体M可能含有MgO、S、MgS、Mg中的一种或几种．为了验证推测，进行以下实验．请回答有关问题．
实验Ⅰ按图1所示进行实验．
（1）实验前需除去镁条表面氧化膜．用简易的物理方法除氧化膜的操作是用砂纸打磨；
（2）实验室制取二氧化硫的化学方程式为Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（3）上述装置存在不合理之处，请提出1项改进建议硬质玻璃管与烧杯间添加一个安全瓶（或尾气吸收时应防倒吸）；
（4）实验时，先通入SO₂直到品红溶液褪色现象出现后，再点燃酒精灯；此操作目的是除去装置内的空气．
实验Ⅱ确定固体M的成分．
实验装置如图2所示．将分液漏斗中稀硫酸（足量）加入到烧瓶中，完全反应后，实验现象如下：

（5）实验时，B装置中反应的化学方程式为H₂S+Zn（CH₃COO）₂=ZnS↓+2CH₃COOH；
（6）已知镁的相对原子质量为24，则固体M中金属镁的质量为$\frac{24V×1{0}^{-3}}{22.4}$g；实验前装置内有空气，对金属镁质量的测定结果的影响是不影响（填偏低、偏高、无影响）；
（7）依以上实验，可确定固体M的成分有4种（填数字）．

Answer 1

分析 （1）镁表面的氧化膜为MgO，可以直接用砂纸打磨的方法除去其氧化膜；
（2）亚硫酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫气体和水，据此写出其反应的方程式；
（3）二氧化硫易与氢氧化钠反应，容易发生倒吸现象；
（4）装置中的氧气能够氧化镁，影响实验结果，应该先用二氧化硫排净装置中空气，据此进行分析；
（5）B中白色沉淀为ZnS沉淀，为硫化氢与醋酸锌反应生成的，据此写出反应的化学方程式；
（6）C中溴水不褪色，则生成的气体中只含有氢气，氢气的物质的量与金属镁的物质的量相等；镁常温下不与空气中组分反应，则不影响测定结果；
（7）根据分析可知，硫化氢为MgS与稀硫酸反应生成的、氢气为Mg与稀硫酸反应生成、残留物为S，再结合氧元素质量守恒确定MgO．

解答 解：（1）实验前可以用砂纸打磨样品，从而除去Mg表面的氧化膜-MgO，故答案为：用砂纸打磨；
（2）实验室中用亚硫酸钠与硫酸反应制取二氧化碳气体，反应方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（3）图1装置中，由于二氧化硫易与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，所以实验过程中可能发生倒吸现象，应该在硬质玻璃管与烧杯间添加一个安全瓶，以免尾气吸收时防倒吸，
故答案为：硬质玻璃管与烧杯间添加一个安全瓶（尾气吸收时应防倒吸）；
（4）氧气能够与金属镁反应生成氧化镁，影响实验测定，故实验前应该先用二氧化硫排出装置中空气，当品红溶液褪色时，说明装置中空气已经排净，
故答案为：品红溶液褪色； 除去装置内的空气；
（5）B中硫化氢和醋酸锌反应生成硫化锌，反应的化学方程式为H₂S+Zn（CH₃COO）₂=ZnS↓+2CH₃COOH，
故答案为：H₂S+Zn（CH₃COO）₂=ZnS↓+2CH₃COOH；
（6）C中溴水不褪色，证明产生的气体中不含硫化氢，则量气管中量出气体为氢气，则标况下VmL氢气的物质的量为$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，根据反应关系式Mg～H₂可知，金属镁的物质的量为$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，质量为24g/mol×$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol=$\frac{24V×1{0}^{-3}}{22.4}$g；由于常温下空气中组分不与镁反应，则不影响测定氢气体积，所以不影响金属镁质量的测定，
故答案为：$\frac{24V×1{0}^{-3}}{22.4}$；无影响；
（7）硫化氢气体是MgS与稀硫酸反应生成的，氢气是Mg与稀硫酸反应生成的，残留物只能为S，再结合O元素质量守恒可知产物中一定含有MgO，所以固体M中含有的物质为：MgS、Mg、S和MgO，总共含有4种物质，
故答案为：4．

点评 本题考查了探究二氧化硫与过氧化钠的反应产物，题目难度中等，明确实验目的及化学实验基本操作方法为解答根据，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力，（6）为易错点，需要明确量气管中测出体积为氢气体积．