题目内容
同学们为探究Na2SO3和SO2有关性质进了相关的实验（已知：H2S是一种酸性气体，且具有很强的还原性）．（1）取一定量没有变质纯净的Na2SO3?7H2O晶体，经600℃以上的强热至恒重，通过分析及计算表明，恒重后的样品质量恰好等于无水亚硫酸钠质量的计算值，而且各元素的组成也同样与亚硫酸钠组成符合．但将加热恒重后的样品溶于水，却发现溶液的碱性大大高于亚硫酸钠溶液的期望值．经过仔细思考，同学们提出了对这种反常现象的合理解析．
①你对这结论的解释是（用化学方程式表达）
②请设计相应的实验方案，验证以上的解释．（只要求写出实验设计的原理和判断结论，不要求具体的实验操作）
（2）为探究SO2与氯化钡溶液能否生成白色BaSO3沉淀，甲、乙两同学共同设计了下图所示装置进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）．关闭装置A中弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热，A中有白雾生成，铜片表面产生气泡，B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀，C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失．打开弹簧夹，通入N2，停止加热，一段时间后关闭．从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸，均未发现白色沉淀溶解．
①写出构成装置A的玻璃仪器的名称
②A中发生反应的化学方程式是
③生成C中白色沉淀的离子方程式
④分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，请你提出合理的解释（只要求讲出一种情况）
⑤通过本实验探究，可以得出的结论是
分析：（1）恒重后的样品质量恰好等于无水亚硫酸钠质量的计算值，而且各元素的组成也同样与亚硫酸钠组成符合，说明加热时结晶水全部失去，但将加热恒重后的样品溶于水，却发现溶液的碱性大大高于亚硫酸钠溶液的期望值，说明在加热时一定发生化学变化，生成更易水解的物质，则应为Na2S，说明发生歧化反应；
（2）铜和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫气体，B中因存在氧气，则生成沉淀不能证明为亚硫酸钡，应先排除白雾的影响，先通过饱和亚硫酸氢钠溶液除杂，通入氮气将装置内的空气排除，通入硝酸钡溶液反应生成沉淀，原因是在酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫生成硫酸，可生成硫酸钡沉淀，以此解答该题．
（2）铜和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫气体，B中因存在氧气，则生成沉淀不能证明为亚硫酸钡，应先排除白雾的影响，先通过饱和亚硫酸氢钠溶液除杂，通入氮气将装置内的空气排除，通入硝酸钡溶液反应生成沉淀，原因是在酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫生成硫酸，可生成硫酸钡沉淀，以此解答该题．
解答：解：（1）①恒重后的样品质量恰好等于无水亚硫酸钠质量的计算值，而且各元素的组成也同样与亚硫酸钠组成符合，说明加热时结晶水全部失去，但将加热恒重后的样品溶于水，却发现溶液的碱性大大高于亚硫酸钠溶液的期望值，说明在加热时一定发生化学变化，生成更易水解的物质，则应为Na2S，说明发生歧化反应，反应的化学方程式为4Na2SO3=3 Na2 SO4+Na2S，
故答案为：4Na2SO3=3 Na2 SO4+Na2S；
②实验设计的有两种情况：因为此题给出的信息未明确：加热至恒重时，歧化是否100%完全了，Na2SO3不一定完全转化为Na2SO4和Na2S，．因此，实验的设计也要分完全转化和不完全转化两种情形来进行．
情况1：设Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，需分别检测SO42-离子和S2-离子．
SO42-离子的检测：SO42-+Ba2+=BaSO4↓ 不溶于盐酸，
S2-离子的检测：方法1：加沉淀剂如：S2-+Pb2+=PbS↓ （黑） （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分．或者：方法2：加盐酸S2-+2H+=H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）；
情况2：设Na2SO3未完全转化为Na2SO4和Na2S，检测SO42-加盐酸时以及检测S2-采用方法2时，除发生上述反应外，均会发生反应：SO32-+2S2-+6H+=S↓+3H2O（可见淡黄色沉淀）；
故答案为：情况1：设Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，需分别检测SO42-离子和S2-离子．
SO42-离子的检测：SO42-+Ba2+=BaSO4↓ 不溶于盐酸，
S2-离子的检测：方法1：加沉淀剂如：S2-+Pb2+=PbS↓ （黑） （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分．或者：方法2：加盐酸S2-+2H+=H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）；
情况2：设Na2SO3未完全转化为Na2SO4和Na2S，检测SO42-加盐酸时以及检测S2-采用方法2时，除发生上述反应外，均会发生反应：SO32-+2S2-+6H+=S↓+3H2O（可见淡黄色沉淀）；
（2）铜和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫气体，B中因存在氧气，则生成沉淀不能证明为亚硫酸钡，应先排除白雾的影响，先通过饱和亚硫酸氢钠溶液除杂，通入氮气将装置内的空气排除，通入硝酸钡溶液反应生成沉淀，原因是在酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫生成硫酸，可生成硫酸钡沉淀，则
①构成装置A的玻璃仪器有三颈烧瓶、分液漏斗，故答案为：三颈烧瓶、分液漏斗；
②反应的方程式为Cu+2H2SO4
CuSO4+SO2↑+2H2O，故答案为：Cu+2H2SO4
CuSO4+SO2↑+2H2O；
③生成C中白色沉淀的离子方程式为3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O═3BaSO4+4H++2NO，
故答案为：3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O═3BaSO4+4H++2NO；
④生成沉淀不溶于盐酸，则生成BaSO4，可能原因有二：假设1：认为是A中产生白雾（可能含有SO3或H2SO4）参与反应，SO42-+Ba2+=BaSO4↓，
为排除白雾参与反应造成对实验结果的影响，可在A、B间增加一个盛放饱和NaHSO3溶液的洗气瓶，
或假设2：认为是装置内空气中O2参与反应．2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+，
为排除装置内O2对实验结果的影响，在Cu与浓硫酸反应前，可先通一会儿N2，用来排尽装置内空气，
故答案为：B中沉淀同样不溶于稀盐酸，所以沉淀只能是BaSO4；
假设1：认为是A中产生白雾（可能含有SO3或H2SO4）参与反应，SO42-+Ba2+=BaSO4↓，
为排除白雾参与反应造成对实验结果的影响，可在A、B间增加一个盛放饱和NaHSO3溶液的洗气瓶，
或假设2：认为是装置内空气中O2参与反应．2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+，
为排除装置内O2对实验结果的影响，在Cu与浓硫酸反应前，可先通一会儿N2，用来排尽装置内空气，
⑤在排除氧气和三氧化硫、硫酸的影响下，通过本实验可证明SO2与氯化钡溶液不能反应生成BaSO3沉淀，
故答案为：SO2与氯化钡溶液不能反应生成BaSO3沉淀．
故答案为：4Na2SO3=3 Na2 SO4+Na2S；
②实验设计的有两种情况：因为此题给出的信息未明确：加热至恒重时，歧化是否100%完全了，Na2SO3不一定完全转化为Na2SO4和Na2S，．因此，实验的设计也要分完全转化和不完全转化两种情形来进行．
情况1：设Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，需分别检测SO42-离子和S2-离子．
SO42-离子的检测：SO42-+Ba2+=BaSO4↓ 不溶于盐酸，
S2-离子的检测：方法1：加沉淀剂如：S2-+Pb2+=PbS↓ （黑） （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分．或者：方法2：加盐酸S2-+2H+=H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）；
情况2：设Na2SO3未完全转化为Na2SO4和Na2S，检测SO42-加盐酸时以及检测S2-采用方法2时，除发生上述反应外，均会发生反应：SO32-+2S2-+6H+=S↓+3H2O（可见淡黄色沉淀）；
故答案为：情况1：设Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，需分别检测SO42-离子和S2-离子．
SO42-离子的检测：SO42-+Ba2+=BaSO4↓ 不溶于盐酸，
S2-离子的检测：方法1：加沉淀剂如：S2-+Pb2+=PbS↓ （黑） （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分．或者：方法2：加盐酸S2-+2H+=H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）；
情况2：设Na2SO3未完全转化为Na2SO4和Na2S，检测SO42-加盐酸时以及检测S2-采用方法2时，除发生上述反应外，均会发生反应：SO32-+2S2-+6H+=S↓+3H2O（可见淡黄色沉淀）；
（2）铜和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫气体，B中因存在氧气，则生成沉淀不能证明为亚硫酸钡，应先排除白雾的影响，先通过饱和亚硫酸氢钠溶液除杂，通入氮气将装置内的空气排除，通入硝酸钡溶液反应生成沉淀，原因是在酸性条件下硝酸根离子氧化二氧化硫生成硫酸，可生成硫酸钡沉淀，则
①构成装置A的玻璃仪器有三颈烧瓶、分液漏斗，故答案为：三颈烧瓶、分液漏斗；
②反应的方程式为Cu+2H2SO4
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③生成C中白色沉淀的离子方程式为3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O═3BaSO4+4H++2NO，
故答案为：3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O═3BaSO4+4H++2NO；
④生成沉淀不溶于盐酸，则生成BaSO4，可能原因有二：假设1：认为是A中产生白雾（可能含有SO3或H2SO4）参与反应，SO42-+Ba2+=BaSO4↓，
为排除白雾参与反应造成对实验结果的影响，可在A、B间增加一个盛放饱和NaHSO3溶液的洗气瓶，
或假设2：认为是装置内空气中O2参与反应．2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+，
为排除装置内O2对实验结果的影响，在Cu与浓硫酸反应前，可先通一会儿N2，用来排尽装置内空气，
故答案为：B中沉淀同样不溶于稀盐酸，所以沉淀只能是BaSO4；
假设1：认为是A中产生白雾（可能含有SO3或H2SO4）参与反应，SO42-+Ba2+=BaSO4↓，
为排除白雾参与反应造成对实验结果的影响，可在A、B间增加一个盛放饱和NaHSO3溶液的洗气瓶，
或假设2：认为是装置内空气中O2参与反应．2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+，
为排除装置内O2对实验结果的影响，在Cu与浓硫酸反应前，可先通一会儿N2，用来排尽装置内空气，
⑤在排除氧气和三氧化硫、硫酸的影响下，通过本实验可证明SO2与氯化钡溶液不能反应生成BaSO3沉淀，
故答案为：SO2与氯化钡溶液不能反应生成BaSO3沉淀．
点评：本题考查性质实验探究，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握物质的性质以及实验的原理和方法，难度中等．
练习册系列答案
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