Question

13．某校九年級(jí)“我們愛(ài)化學(xué)”活動(dòng)小組的同學(xué)，探究了過(guò)氧化鈉（Na₂O₂）與二氧化硫（SO₂）反應(yīng)后所得固體產(chǎn)物的成分，過(guò)程如下：
【查閱資料】過(guò)氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；SO₂能使品紅溶液褪色．
【提出猜想】猜想1：固體成分為Na₂SO₃
                     猜想2：固體成分為Na₂SO₄
                     猜想3：Na₂SO₃和Na₂SO₄
【實(shí)驗(yàn)探究】用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．打開(kāi)A中分液漏斗的活塞，反應(yīng)發(fā)生（產(chǎn)生足量的SO₂）后，用帶火星的木條檢驗(yàn)從a處導(dǎo)出的氣體，木條復(fù)燃．實(shí)驗(yàn)前稱得Na₂O₂固體的質(zhì)量為78g，充分反應(yīng)后稱得生成物固體的質(zhì)量為134g．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）A是制取SO₂氣體的裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式與實(shí)驗(yàn)室制取CO₂的化學(xué)方程式類似，請(qǐng)寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑．
（2）由題中用帶火星的木條檢驗(yàn)從a處導(dǎo)出的氣體，木條復(fù)燃的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可推測(cè)猜想2是錯(cuò)誤的．
（3）裝置B的作用是干燥SO₂；裝置D的作用是防止過(guò)量二氧化硫排放在環(huán)境中和防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入C中．
（4）根據(jù)反應(yīng)前后固體的質(zhì)量，可計(jì)算出Na₂SO₃的質(zhì)量為126g，Na₂SO₄的質(zhì)量為8g．
【總結(jié)提升】（1）若實(shí)驗(yàn)前稱得Na₂O₂固體的質(zhì)量為m₁g，充分反應(yīng)后稱得生成物固體質(zhì)量為m₂g，則m₂的取值范圍是$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g（用含m₁的關(guān)系式表示）
（2）請(qǐng)另外設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，定性驗(yàn)證過(guò)氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)后所得固體產(chǎn)物的成分：將白色固體溶于水，滴加鹽酸，收集氣體，將氣體通入品紅溶液，若品紅褪色，則說(shuō)明含有Na₂SO₃；否則為硫酸鈉

Answer 1

分析 【提出猜想】根據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行猜想；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）根據(jù)反應(yīng)原理寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式解答；
（2）根據(jù)硫酸鈉與硫酸不反應(yīng)解答；
（3）根據(jù)裝置A是二氧化硫的發(fā)生裝置，生成的二氧化硫氣體中含有水蒸氣，AB間需要加一個(gè)干燥裝置，避免水蒸氣的存在影響探究二氧化硫和過(guò)氧化鈉的反應(yīng)；
（4）根據(jù)Na₂O₂固體的質(zhì)量，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行解答；
【總結(jié)提升】（1）根據(jù)反應(yīng)原理，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算；
（2）根據(jù)白色固體中含有Na₂SO₃，加鹽酸后生成刺激性氣體，利用品紅褪色證明為二氧化硫解答；

解答 解：
【提出猜想】過(guò)氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；猜想1：固體成分為Na₂SO₃
                     猜想2：固體成分為Na₂SO₄
                     猜想3：Na₂SO₃和Na₂SO₄；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）裝置圖分析可知裝置A中是二氧化硫氣體的發(fā)生裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）打開(kāi)A中分液漏斗的活塞，反應(yīng)發(fā)生（產(chǎn)生足量的SO₂）后，用帶火星的木條檢驗(yàn)從a處導(dǎo)出的氣體，木條復(fù)燃，說(shuō)明有氧氣產(chǎn)生，而硫酸鈉與硫酸不反應(yīng)，故猜想2錯(cuò)誤；
（3）水能與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，則濃硫酸可干燥氣體，防止水參加反應(yīng)，所以B中濃硫酸作用為干燥SO₂；D中可防止過(guò)量二氧化硫排放在環(huán)境中和防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入C中；
（4）設(shè)生成Na₂SO₃的質(zhì)量為x
2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂，
           156        252
            78g          x
$\frac{156}{78g}=\frac{252}{x}$
x=126g
Na₂SO₄的質(zhì)量為134g-126g=8g；
【總結(jié)提升】（1）設(shè)充分反應(yīng)后全部為Na₂SO₃+的質(zhì)量為y，充分反應(yīng)后全部為Na₂SO₄的質(zhì)量為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
則m₂的取值范圍是$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g
【總結(jié)提升】（1）
（2）白色固體中含有Na₂SO₃，加鹽酸后生成刺激性氣體，利用品紅褪色證明為二氧化硫，則檢驗(yàn)方法為將白色固體溶于水，滴加鹽酸，收集氣體，將氣體通入品紅溶液，若品紅褪色，則說(shuō)明含有Na₂SO₃，否則為硫酸鈉；
故答案為：
【提出猜想】Na₂SO₃和Na₂SO₄；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑；
（2）用帶火星的木條檢驗(yàn)從a處導(dǎo)出的氣體，木條復(fù)燃；
（3）干燥SO₂；防止過(guò)量二氧化硫排放在環(huán)境中和防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入C中；
（4）126；8；
【總結(jié)提升】（1）$\frac{21}{13}{m}_{1}$g＜m₂＜$\frac{71}{39}$m₁g；
（2）將白色固體溶于水，滴加鹽酸，收集氣體，將氣體通入品紅溶液，若品紅褪色，則說(shuō)明含有Na₂SO₃；否則為硫酸鈉．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析判斷，題目難度中等，明確二氧化硫、二氧化碳和過(guò)氧化鈉性質(zhì)的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及知識(shí)遷移能力．