Question

13．某校九年级“我们爱化学”活动小组的同学，探究了过氧化钠（Na₂O₂）与二氧化硫（SO₂）反应后所得固体产物的成分，过程如下：
【查阅资料】过氧化钠与二氧化硫反应的化学方程式为：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；SO₂能使品红溶液褪色．
【提出猜想】猜想1：固体成分为Na₂SO₃
                     猜想2：固体成分为Na₂SO₄
                     猜想3：Na₂SO₃和Na₂SO₄
【实验探究】用如图所示的装置进行实验．打开A中分液漏斗的活塞，反应发生（产生足量的SO₂）后，用带火星的木条检验从a处导出的气体，木条复燃．实验前称得Na₂O₂固体的质量为78g，充分反应后称得生成物固体的质量为134g．
【实验结论】（1）A是制取SO₂气体的装置，反应的化学方程式与实验室制取CO₂的化学方程式类似，请写出A中发生反应的化学方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（2）由题中用带火星的木条检验从a处导出的气体，木条复燃的实验现象，可推测猜想2是错误的．
（3）装置B的作用是干燥SO₂；装置D的作用是防止过量二氧化硫排放在环境中和防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入C中．
（4）根据反应前后固体的质量，可计算出Na₂SO₃的质量为126g，Na₂SO₄的质量为8g．
【总结提升】（1）若实验前称得Na₂O₂固体的质量为m₁g，充分反应后称得生成物固体质量为m₂g，则m₂的取值范围是$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g（用含m₁的关系式表示）
（2）请另外设计一种实验方案，定性验证过氧化钠与二氧化硫反应后所得固体产物的成分：将白色固体溶于水，滴加盐酸，收集气体，将气体通入品红溶液，若品红褪色，则说明含有Na₂SO₃；否则为硫酸钠

Answer 1

分析 【提出猜想】根据反应原理进行猜想；
【实验探究】
（1）根据反应原理写出反应的化学方程式解答；
（2）根据硫酸钠与硫酸不反应解答；
（3）根据装置A是二氧化硫的发生装置，生成的二氧化硫气体中含有水蒸气，AB间需要加一个干燥装置，避免水蒸气的存在影响探究二氧化硫和过氧化钠的反应；
（4）根据Na₂O₂固体的质量，利用反应的化学方程式进行解答；
【总结提升】（1）根据反应原理，利用反应的化学方程式进行有关计算；
（2）根据白色固体中含有Na₂SO₃，加盐酸后生成刺激性气体，利用品红褪色证明为二氧化硫解答；

解答 解：
【提出猜想】过氧化钠与二氧化硫反应的化学方程式为：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；猜想1：固体成分为Na₂SO₃
                     猜想2：固体成分为Na₂SO₄
                     猜想3：Na₂SO₃和Na₂SO₄；
【实验探究】
（1）装置图分析可知装置A中是二氧化硫气体的发生装置，反应的化学方程式为：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）打开A中分液漏斗的活塞，反应发生（产生足量的SO₂）后，用带火星的木条检验从a处导出的气体，木条复燃，说明有氧气产生，而硫酸钠与硫酸不反应，故猜想2错误；
（3）水能与过氧化钠反应，则浓硫酸可干燥气体，防止水参加反应，所以B中浓硫酸作用为干燥SO₂；D中可防止过量二氧化硫排放在环境中和防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入C中；
（4）设生成Na₂SO₃的质量为x
2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，
           156        252
            78g          x
$\frac{156}{78g}=\frac{252}{x}$
x=126g
Na₂SO₄的质量为134g-126g=8g；
【总结提升】（1）设充分反应后全部为Na₂SO₃+的质量为y，充分反应后全部为Na₂SO₄的质量为z
由2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄可知：
Na₂O₂～Na₂SO₃～Na₂SO₄
78           126          142
m₁  g            y            z
$\frac{78}{{m}_{1}g}=\frac{126}{y}=\frac{142}{z}$
y=$\frac{21}{13}{m}_{1}$g
z=$\frac{71}{39}$m₁g
则m₂的取值范围是$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g
【总结提升】（1）
（2）白色固体中含有Na₂SO₃，加盐酸后生成刺激性气体，利用品红褪色证明为二氧化硫，则检验方法为将白色固体溶于水，滴加盐酸，收集气体，将气体通入品红溶液，若品红褪色，则说明含有Na₂SO₃，否则为硫酸钠；
故答案为：
【提出猜想】Na₂SO₃和Na₂SO₄；
【实验探究】
（1）Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）用带火星的木条检验从a处导出的气体，木条复燃；
（3）干燥SO₂；防止过量二氧化硫排放在环境中和防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入C中；
（4）126；8；
【总结提升】（1）$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g；
（2）将白色固体溶于水，滴加盐酸，收集气体，将气体通入品红溶液，若品红褪色，则说明含有Na₂SO₃；否则为硫酸钠．

点评 本题考查了物质性质的实验设计和实验验证分析判断，题目难度中等，明确二氧化硫、二氧化碳和过氧化钠性质的分析应用是解题关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及知识迁移能力．