题目内容

6.过氧化钙(CaO2)常用作种子消毒剂、油脂漂白剂和鱼池增氧剂.将SO2通入过氧化钙固体粉末中有气体生成.有人提出:CO2、SO2与过氧化钙的反应原理相同;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探究.
实验一:通过气体体积的测量判断发生的化学反应,实验装置示意图如下:

(1)试剂A可以选用浓硫酸,试剂B的作用是吸收多余的SO2.
(2)读取装置E数据时应做到:
①冷却至室温,②视线与凹液面相切,③调平两容器液面.
(3)实验测得装置C增重m1 g,装置D增重m2 g,装置E中收集到V L液体(已换算成标准状况).
①用上述有关数据判断,当SO2部分被氧化时V与m1及m2的关系式为0<V<$\frac{7{m}_{1}}{30}$.
②若SO2完全被氧化,写出反应的化学方程式:CaO2+SO2=CaSO4.
实验二:向一定量的过氧化钠固体中通入足量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.提出假设:
假设1:反应后所得固体中只有Na2SO3,SO2未被氧化;
假设2:反应后所得固体中只有Na2SO4,SO2完全被氧化;
假设3:反应后所得固体有Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化.
实验探究:
(4)设计实验证明假设3是正确的,简要回答实验过程、现象和结论:取少量反应后的固体于试管中,先加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,后加稀HCl,沉淀部分溶解并产生气泡,证明所得固体为Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化.
(5)实验过程中SO2通入量不足会直接影响实验探究结果的科学性,请简要说明原因:若Na2O2剩余,加水溶解时,Na2O2会将Na2SO3氧化为Na2SO4.

分析 (1)过氧化钙和水反应,装置B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;
(2)读取装置E的体积时,应冷却至室温,使量取装置的集气瓶内气体的压强与外界大气压一致,读数时视线与凹液面在同一水平线上;
(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:2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2,
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气:
2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2   反应增重
                 1mol    96g
              $\frac{VL}{22.4L/mol}$ m1g
V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L
若二氧化硫全部被氧化发生的反应为:CaO2+SO2=CaSO4,反应过程中无氧气生成,V=0
若0<V<$\frac{7{m}_{1}}{30}$,则二氧化硫部分被氧化;
实验二: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;
(4)证明假设3是正确的,实验设计为:取反应后的固体放入试管中,加少量的水溶解,加入氯化钡溶液有白色沉淀生成,再加入稀盐酸沉淀部分溶解,证明原固体中即有亚硫酸钠也有硫酸钠,即过氧化钠部分氧化二氧化硫.
(5)实验过程中SO2的通入量直接影响探究实验结果的科学性,若剩余过氧化钠,固体加水溶解时,过氧化钠能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠,检验出的硫酸根离子不能确定是过氧化钠和二氧化硫反应生成的;

解答 解:(1)过氧化钙和水反应,装置B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;
故答案为:浓硫酸;吸收多余的SO2;
(2)读取量筒读数时,应冷却至室温,量筒内液面与广口瓶中的液面在同一水平线上,视线与凹液面在同一水平线上,
故答案为:调平两容器液面;
(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:2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2
依据化学方程式和反应增重计算E中收集的氧气:
2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2   反应增重
                 1mol    96g
              $\frac{VL}{22.4L/mol}$ m1g
V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L
若二氧化硫全部被氧化发生的反应为:CaO2+SO2=CaSO4,反应过程中无氧气生成,V=0,
若0<V<$\frac{7{m}_{1}}{30}$,则二氧化硫部分被氧化,
故答案为:0<V<$\frac{7{m}_{1}}{30}$;CaO2+SO2=CaSO4;
实验二:
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:反应后所得固体有Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化,
故答案为:Na2SO4;反应后所得固体有Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化;
(4)证明假设3是正确的,实验设计为:取少量反应后的固体于试管中,先加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,后加稀HCl,沉淀部分溶解并产生气泡,证明所得固体为Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化,
故答案为:取少量反应后的固体于试管中,先加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,后加稀HCl,沉淀部分溶解并产生气泡,证明所得固体为Na2SO3和Na2SO4,SO2部分被氧化;
(5)实验过程中SO2的通入量直接影响探究实验结果的科学性,若剩余过氧化钠,固体加水溶解时,过氧化钠能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠,检验出的硫酸根离子不能确定是过氧化钠和二氧化硫反应生成的,
故答案为:若Na2O2剩余,加水溶解时,Na2O2会将Na2SO3氧化为Na2SO4.

点评 本题考查了性质方案的设计,题目难度中等,明确二氧化硫性质应用和实验验证方法为解答关键,注意掌握性质方案设计与评价原则,试题培养了学生的分析能力及化学实验能力.

练习册系列答案
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18.乙醇的沸点是78℃,能与水以任意比混溶,易与氯化钙结合生成配合物.乙醚的沸点为34,.6℃,难溶于水,乙醚极易燃烧.实验室制乙醚的反应原理是2CH3CH2OH$→_{140℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3CH2-O-CH2CH3(乙醚)+H2O
实验步骤:
Ⅰ.乙醚的制备
在分液漏斗中加入2mL 95%的乙醇,在一干燥的三颈烧瓶中放入12mL 95%的乙醇,在冷水浴中的冷却下边摇动边缓慢加入12mL浓硫酸,使混合均匀,并加入2粒沸石.实验装置如图:将反应瓶放在电热套上加热,使温度迅速地上升到140℃,开始由分液漏斗慢慢滴加乙醇,控制流速并保持温度在135~140℃之间.待乙醇加完后,继续反应10min,直到温度上升到160℃止.关闭热源,停止反应.
Ⅱ.乙醚的精制
将馏出物倒入分液漏斗中,依次用8mL 15% NaOH溶液、8mL饱和食盐水洗涤,最后再用8mL饱和氯化钙溶液洗涤2次,充分静置后分液.将乙醚倒入干燥的锥形瓶中,用块状无水氯化钙干燥.待乙醚干燥后,加入到蒸馏装置中用热水浴蒸馏,收集33~38℃的馏分.
请根据上述信息,完成下列问题:
(1)乙醚的制备和精制过程中都需要使用沸石,其作用是防止暴沸,如果实验中忘记加沸石,需要怎么处理?停止加热,冷却后补加沸石.
(2)乙醚的制备和精制过程中都需要使用温度计,其水银球位置是否相同?否(填“是”或“否”),原因是制备要控制反应液的温度,水银球要放在反应液里;蒸馏要测馏份的温度,要放在支管口处
(3)仪器C的名称为(直形)冷凝管.
(4)如果温度太高,将会发生副反应,产物是乙烯.
(5)精制乙醚中,加入15% NaOH溶液的作用是除去酸性杂质,加入饱和氯化钙溶液的作用是除乙醇.

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