Question

某同學想通過下圖裝置實驗、探究SO₂與Na₂O₂反應的產物．（夾持裝置已略去，裝置的氣密性良好）

Ⅰ．裝置B的作用是吸收水，干燥SO₂氣體，其原因是（用離子方程式表示）：

2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑

；
裝置D除了吸收過量的SO₂，避免污染空氣外，還起到的作用是：

防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應

．
Ⅱ．對C中固體產物提出如下假設：
假設1：只有Na₂SO₃假設2：只有Na₂SO₄假設3：

含有Na₂SO₃和Na₂SO₄

．
（1）若假設2成立，寫出所發生反應的化學方程式

Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄

．
（2）若Na₂O₂反應完全，為確定C中固體產物的成分，甲設計如下實驗：

得出結論：產物是Na₂SO₄．該方案是否合理？答：

否

（填“是”或“否”）．
（3）設計實驗方案驗證假設3，進行實驗．在下表中寫出實驗步驟以及預期現象和結論．
限選試劑：1mol?L^-1 BaCl₂溶液、1mol?L^-1 Ba（NO₃）₂溶液、1mol?L^-1稀鹽酸、1mol?L^-1稀硝酸

實驗步驟	預期現象和結論
①取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解
②
③

Answer 1

分析：Ⅰ．裝置C中發生二氧化硫與過氧化鈉的反應，水能和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣，故加入裝置C的二氧化硫應干燥；
空氣中含有二氧化碳和水蒸氣，若與裝置C的過氧化鈉反應，干擾實驗；
Ⅱ．根據二氧化硫與過氧化鈉反應可能生成的物質解答；
（1）若只有Na₂SO₄生成，二氧化硫被過氧化鈉氧化為硫酸鈉；
（2）硝酸有強氧化性，能把亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子．
（3）要做驗證固體有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以檢驗SO₃^2-與SO₄^2-，可以利用二者都與氯化鋇溶液反應生成白色沉淀，再硫酸鋇不溶于酸，亞硫酸鋇可以溶于鹽酸，據此設計實驗方案（或者利用SO₃^2-與鹽酸反應，生成刺激性氣味的氣體，然后在用氯化鋇檢驗SO₄^2-）．

解答：Ⅰ．水能和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣，反應離子方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；
裝置D除了吸收過量的SO₂，避免污染空氣外，還起到的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應；
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na₂O₂反應；
Ⅱ．假設3：由假設1與假設2可知，固體可能是Na₂SO₃和Na₂SO₄；
故答案為：含有Na₂SO₃和Na₂SO₄；
（1）若只有Na₂SO₄生成，二氧化硫被過氧化鈉氧化為硫酸鈉，反應方程式為Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
故答案為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；
（2）生成的白色沉淀中如果含有亞硫酸鋇，加入硝酸后，會將之氧化為硫酸鋇，不能確定產物是Na₂SO₃還是Na₂SO₄或二者兼有，不能得出結論：產物是Na₂SO₄；
故答案為：否；
（3）要做驗證固體有Na₂SO₃和Na₂SO₄，可以檢驗SO₃^2-與SO₄^2-，實驗方案為：
取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解，加過量的1 mol?L^-1BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明有Na₂SO₃或Na₂SO₄；繼續滴加適量的1 mol?L^-1的稀鹽酸，若白色沉淀部分溶解，并產生剌激性氣味氣體，則證明有Na₂SO₃和Na₂SO₄，即假設3成立（或：取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解，滴加過量的1 mol?L^-1稀鹽酸，若產生剌激性氣味氣體，則證明有Na₂SO₃；繼續滴加適量的1 mol?L^-1BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則證明有Na₂SO₄，綜總上述，假設3成立）；
故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
①取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解
②滴加過量的1 mol?L-1BaCl2溶液	若產生白色沉淀，則證明有Na2SO3或Na2SO4
③滴加適量的1 mol?L-1的稀鹽酸	若白色沉淀部分溶解，并產生剌激性氣味氣體，則證明有Na2SO3和Na2SO4，即假設3成立

或

實驗步驟	預期現象和結論
①取少量C中固體產物于試管中，加入適量的蒸餾水溶解
②滴加過量的1 mol?L-1稀鹽酸	若產生剌激性氣味氣體，則證明有Na2SO3
③滴加適量的1 mol?L-1BaCl2溶液	若產生白色沉淀，則證明有Na2SO4．綜合上述，假設3成立

點評：本題考查學生對實驗原理與裝置的理解、物質組成的測定等、實驗方案設計等，難度中等，理解原理是關鍵，需要學生具有扎實的基礎知識與綜合運用知識分析解決問題的能力，難度較大．