Question

（16分）面粉增白劑主要包括過氧化苯甲酰(俗稱面粉增白劑)和過氧化鈣兩種物質(zhì)。其中過氧化鈣(CaO₂)在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還常用于種子消毒、藥物制造、油脂漂白及魚池增氧等，還可以作為高溫氧化劑。已知：過氧化鈣與CO₂反應(yīng)有氣體生成，而將SO₂通入過氧化鈣粉末中也有氣體生成。有人提出CO₂、SO₂與過氧化鈣的反應(yīng)原理相同，但也有人提出SO₂具有較強(qiáng)的還原性，CO₂無強(qiáng)還原性，反應(yīng)原理不相同。據(jù)此設(shè)計如下實驗操作進(jìn)行判斷。

實驗一：通過測量氣體的體積判斷發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，實驗裝置如下：

(1)試劑A可以選用________，試劑B的作用是________。

(2)裝置E用于測定氧氣的體積，請在方框中畫出裝置圖。

(3)實驗測得裝置C中過氧化鈣質(zhì)量增加了m₁ g，裝置D質(zhì)量增加了m₂ g，裝置E中收集到的氣體為V L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，用上述有關(guān)測量數(shù)據(jù)判斷，SO₂未被氧化、部分被氧化、完全被氧化的V——m₁關(guān)系式。

未被氧化：____________，部分被氧化：____________，

完全被氧化：____________。

若SO₂完全被氧化，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________。

實驗二：向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應(yīng)后的固體進(jìn)行實驗探究，以證明過氧化物與SO₂反應(yīng)的特點。

提出假設(shè)：

假設(shè)1：反應(yīng)后固體只有________，證明SO₂未被氧化；

假設(shè)2：反應(yīng)后固體中只有________，證明SO₂完全被氧化；

假設(shè)3：________________________________________________________。

實驗探究：

(4)設(shè)計實驗，證明假設(shè)3是正確的，簡要回答實驗過程、現(xiàn)象和結(jié)論：______

_____________________________________________________________。

實驗評價：

(5)實驗過程中SO₂的通入量直接影響探究實驗結(jié)果的科學(xué)性，請簡要說明原因：___________________________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

(1)濃硫酸　吸收未反應(yīng)的SO₂    (各一分)

(2) (其他合理答案均可)（2分）

(3)V=7m₁/30　0＜V＜7m₁/30　V=0    CaO₂+SO₂===CaSO₄（5分）

假設(shè)1：Na₂SO₃　假設(shè)2：Na₂SO₄　假設(shè)3：固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明二氧化硫部分被氧化（3分）

(4)取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量水溶解，加入BaCl₂溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加入稀鹽酸，沉淀部分溶解，證明原固體中既有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即Na₂O₂將SO₂部分氧化（2分）

(5)若CaO₂有剩余，固體加水溶解時，過氧化鈉能將SO₃^2-氧化成SO，檢驗出SO時不能說明其是過氧化鈉與SO₂反應(yīng)生成的（2分）

【解析】（1）根據(jù)裝置可知，A是制取SO₂的。但由于生成的SO₂中含有水蒸氣，而水蒸氣也能和過氧化鈣反應(yīng)，所以裝置B中的試劑應(yīng)該是濃硫酸，用來干燥SO₂；由于SO₂和過氧化鈣的反應(yīng)中，SO₂是過量的，所以為了防止SO₂對反應(yīng)中生成的氣體的干擾，則裝置D中應(yīng)該盛放堿石灰，用來吸收未反應(yīng)的SO₂。

（2）由于氧氣難溶于水，所以應(yīng)該用排水法來測量氧氣的體積，因此裝置圖是（見答案）。

（3）如果SO₂沒有被氧化，則反應(yīng)式是2CaO₂＋2SO₂=2CaSO₃＋O₂，所以生成的氧氣體積是V＝；如果是完全被氧化，則生成氣體是0，即反應(yīng)的方程式為CaO₂+SO₂===CaSO₄；因此如果是部分被氧化，則生成的氧氣是0＜V＜7m₁/30；根據(jù)以上分析可知，如果生成的固體中只有亞硫酸鈉，則SO₂未被氧化；如果生成的固體只有硫酸鈉，則全部被氧化；如果既有亞硫酸鈉，也有硫酸鈉，則SO₂是部分被氧化。

（4）要證明假設(shè)3正確，則可以利用亞硫酸鈉和硫酸鈉的性質(zhì)差異，即取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量水溶解，加入BaCl₂溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加入稀鹽酸，沉淀部分溶解，證明原固體中既有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即Na₂O₂將SO₂部分氧化。

（5）由于過氧化鈣具有氧化性，因此如果過氧化鈣有剩余，固體加水溶解時，過氧化鈣能將SO₃^2-氧化成SO，檢驗出SO時不能說明其是過氧化鈣與SO₂反應(yīng)生成的。