Question

为了探究SO₂与Na₂O₂的反应是否类似于CO₂，甲同学设计了如图实验装置。回答下列问题：

（1）移开棉花，将带火星的木条放在C试管口，未见木条复燃。甲同学因此认为SO₂与Na₂O₂的反应不同于CO₂。请按甲同学的观点写出反应的化学方程式                  。
（2）乙同学认为无论反应原理如何，最终都有O₂产生。乙同学的理由是            。
按照乙同学的观点，该装置需作的改进是：                                。
（3）假设Na₂O₂ 完全反应，反应后B装置中固体生成物可能是：
① Na₂SO₃；   ② Na₂SO₄；    ③ Na₂SO₃和Na₂SO₄
请设计实验方案检验，写出实验步骤以及预期现象和结论，完成下表：
限选试剂：2 mol·L^－1 HCl， 1mol·L^－1HNO₃， 1 mol·L^－1 BaCl₂， 1 mol·L^－1 Ba(NO₃)₂，
0.01mol·L^－1KMnO₄酸性溶液。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取B中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水，溶解，然后取少量待测液分别置于Ⅰ、Ⅱ试管中。	固体完全溶解
步骤2：往Ⅰ试管中加入                ，再滴加                              。	，则证明生成 物中含Na2SO4。
步骤3：往Ⅱ试管中                                                         。	若                                 ,  则说明生成物中有Na2SO3；若                                           , 则说明生成物中没有Na2SO3。

 
（4）生成物中亚硫酸钠含量的测定：①取a克生成物配制成100ml溶液，取10.00mL该溶液于锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液作指示剂，用0.0100mol·L^－1碘水进行滴定，滴定终点现象为                       ，记录数据，重复滴定2次，平均消耗碘水20.00mL。
②计算：生成物中亚硫酸钠的质量分数为           。（Na₂SO₃的式量为126）

Answer 1

（17分）
（1）SO₂+Na₂O₂ =Na₂SO₄（2分）
（2）A中生成的SO₂气体中含有水蒸气（2分）
在A和B之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶（或其他合适的干燥装置，合理给分，2分）
（3）

实验步骤	预期现象和结论
步骤2：往Ⅰ试管中加入足量的1 mol·L－1盐酸，再滴加1 mol·L－1 BaCl2溶液。（2分）	有白色沉淀生成，则证明生成物中含Na2SO4。（1分）
步骤3：往Ⅱ试管中加入2～3滴0.01mol·L－1 KMnO4酸性溶液，振荡。（2分）	若KMnO4溶液紫红色褪去, 则说明生成物中有Na2SO3 （1分）； 若KMnO4溶液紫红色不褪去,则说明生成物中没有Na2SO3 （1分）。

 
（4）①溶液出现蓝色，且半分钟内不褪去(2分)   
② 0.252／a （2分）

解析试题分析：（1）根据上述现象推断无氧气生成，说明过氧化钠只是氧化剂，则二氧化硫是还原剂，则该反应为SO₂+Na₂O₂ =Na₂SO₄；（2）因为A中生成的SO₂气体中含有水蒸气，水与过氧化钠容易反应，生成氢氧化钠和氧气，这是乙同学的理由，也是该实验装置需要改进的地方；应该在A和B之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶（或其他合适的干燥装置）；（3）根据B装置中固体生成物的组成和性质，在题目限制的试剂中选择适当的量、浓度、试剂进行实验方案的设计；根据表中信息，结合硫酸根离子的检验方法，应往I试管中加入过量或足量2mol/LHCl（不能选择硝酸，硝酸能将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子），再滴加少量或几滴1mol/LBaCl₂溶液（不能选择硝酸钡溶液，因为它能氧化亚硫酸钠，生成硫酸钡），若有白色沉淀生成，则证明固体生成物中含硫酸钠；往II试管中加入少量或几滴0.01mol/L高锰酸钾酸性溶液，若紫红色溶液褪色，说明固体生成物中含有亚硫酸钠，因为亚硫酸根离子具有还原性，容易被酸性高锰酸钾溶液氧化；若紫红色溶液不褪色，说明固体生成物中无亚硫酸钠；（4）由于滴定反应原理为Na₂SO₃+I₂+H₂O=Na₂SO₄+2HI，滴定初碘水不足，溶液为无色，当滴入最后一滴碘水时，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色，就达到滴定终点；先求n(I₂)，再求10.00mL溶液中n(Na₂SO₃)，然后求100mL溶液中n(Na₂SO₃)，接着求m(Na₂SO₃)，最后求样品中亚硫酸钠的质量分数，即亚硫酸钠的质量分数=×100%=0.252／a。
考点：考查化学实验方案的设计与评价，涉及过氧化钠与二氧化硫等元素化合物的重要性质、化学方程式、改进气体发生装置的方法、物质成分探究实验方案的设计、亚硫酸钠与碘水滴定终点的现象、亚硫酸钠质量分数的计算等。