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过氧化钠(Na2O2)是中学常见物质,常见的过氧化物还包括过氧化钙(CaO2).已知:过氧化钠与CO2反应有气体生成,而将SO2通入过氧化钠粉末中也有气体生成.有人提出CO2、SO2与过氧化钠的反应原理相同,但也有人提出SO2具有较强的还原性,CO2无强还原性,反应原理不相同.据此设计如下实验操作进行判断.
实验一:向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,取反应后的固体进行实验探究,以证明过氧化物与SO2反应的特点.
(1)提出假设:
假设1:反应后固体中只有
Na2SO3
Na2SO3
,证明SO2未被氧化;
假设2:反应后固体中只有
Na2SO4
Na2SO4
,证明SO2完全被氧化;
假设3:
Na2SO3和Na2SO4的混合物
Na2SO3和Na2SO4的混合物
证明
SO2被部分氧化
SO2被部分氧化
.
实验探究:
实验二:通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如图:
(2)试剂A可以选用
浓H2SO4
浓H2SO4
,试剂B的作用是
吸收未反应的SO2
吸收未反应的SO2
.
(3)实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),用上述有关测量数据判断,SO2未被氧化、完全被氧化的V-m1关系式.
未被氧化:
V=
7m1
30
L
V=
7m1
30
L
,完全被氧化:
V=0
V=0
.
(4)若SO2完全被氧化,写出反应的化学方程式:
SO2+Na2O2═Na2SO4
SO2+Na2O2═Na2SO4
.
分析:实验一:向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,取反应后的固体进行实验探究
假设1:反应后固体只有 Na2SO3,证明SO2未被氧化;
假设2:反应后固体中只有 Na2SO4,证明SO2完全被氧化;
假设3:固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物;
(2)过氧化钠和水反应,装置A中试剂能吸收水蒸气,所以试剂为浓硫酸,干燥气体除去水蒸气;试剂B除去过量的二氧化硫;
(3)实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),若SO2未被氧化、则发生反应:2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气:
2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2 反应增重
1mol                    96g
实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),若SO2未被氧化、则发生反应:2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气:
2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2 反应增重
1mol                   96g
VL
22.4L/mol
           m1g
V=
7m1
30
L
若二氧化硫全部被氧化发生的反应为:Na2O2+SO2=Na2SO4;反应过程中 无氧气生成,V=0
若0<V<
7m1
30
则二氧化硫部分被氧化;
(4)若SO2完全被氧化生成固体是硫酸钠.
解答:解:实验一:(1)向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,取反应后的固体进行实验探究
假设1:反应后固体只有 Na2SO3,证明SO2未被氧化;
假设2:反应后固体中只有 Na2SO4,证明SO2完全被氧化;
假设3:固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物;证明SO2部分被氧化;
故答案为:Na2SO3;Na2SO4;固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物;SO2被部分氧化;
实验二:(2)过氧化钠和水反应,装置A中试剂能吸收水蒸气,所以试剂为浓硫酸,干燥气体除去水蒸气;装置B为测定生成氧气的体积,需要把剩余的二氧化硫除去,实验B装置作用是吸收未反应的SO2,故答案为:浓硫酸;吸收未反应的SO2;
(3)实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),若SO2未被氧化、则发生反应:2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气:
2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2 反应增重
1mol                  96g
VL
22.4L/mol
          m1g
V=
7m1
30
L
若二氧化硫全部被氧化发生的反应为:Na2O2+SO2=Na2SO4;反应过程中 无氧气生成,V=0,
若0<V<
7m1
30
则二氧化硫部分被氧化,
故答案为:V=
7m1
30
L;V=0;
(4)二氧化硫玩去被氧化生成硫酸钠,反应的化学方程式为:SO2+Na2O2═Na2SO4,故答案为:SO2+Na2O2═Na2SO4.
点评:本题考查了二氧化硫性质应用和实验验证,实验设计的步骤和实验方案的确定应根据题干要求分析判断,关键是读懂题干信息,依据题干条件计算判断,题目较难.
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