Question

20．[實(shí)驗(yàn)一]過(guò)氧化鈣（CaO₂）常用作種子消毒劑、藥物制造、油脂漂白及高溫氧化劑，還可以作為魚池增氧劑．
 將SO₂通入過(guò)氧化鈣固體粉末中有氣體生成．有人提出：CO₂、SO₂與過(guò)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(wú)強(qiáng)還原性，反應(yīng)原理不相同．
 據(jù)此設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行判斷，實(shí)驗(yàn)裝置如下：

（1）試劑A可以選用濃硫酸．
（2）裝置E用于測(cè)定氧氣的體積，請(qǐng)?jiān)诳蛑挟嫵鲅b置圖．
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得裝置C增重m₁ g，裝置D增重m₂ g，裝置E中收集到V L氣體（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），用上述有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)SO₂未氧化、部分氧化時(shí)，V與m₁的關(guān)系式：未氧化V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L，部分氧化0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，完全氧化，V=0L．
若SO₂完全氧化，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaO₂+SO₂=CaSO₄．
[實(shí)驗(yàn)二]向一定量的過(guò)氧化鈉固體中通入足量SO₂，取反應(yīng)后的固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以證明過(guò)氧化物與SO₂反應(yīng)的特點(diǎn)．
【提出假設(shè)】：
假設(shè)1：反應(yīng)后固體中只有Na₂SO₃，SO₂未氧化；
假設(shè)2：反應(yīng)后固體中只有Na₂SO₄，SO₂完全氧化；
假設(shè)3：反應(yīng)后固體中既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，SO₂部分氧化．
【實(shí)驗(yàn)探究】：
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假設(shè)3是正確的，簡(jiǎn)要回答實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象和結(jié)論：取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中即有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過(guò)氧化鈉部分氧化二氧化硫．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】：
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SO₂的通入量不足直接影響探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因：若Na₂O₂剩余，固體加水溶解，過(guò)氧化鈉能將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子．

Answer 1

分析 [實(shí)驗(yàn)一]：（1）過(guò)氧化鈣和水反應(yīng)，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，干燥二氧化硫試劑選擇濃硫酸；
（2）測(cè)定氧氣的體積利用排水量氣法，據(jù)此畫出裝置圖；
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得裝置C中過(guò)氧化鈣質(zhì)量增加了m₁g，裝置D質(zhì)量增加了m₂g，裝置E中收集到的氣體為VL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），若SO₂未被氧化、CaO₂與SO₂反應(yīng)生成CaSO₃；若全部氧化生成硫酸鈣，介于兩者之間的為部分氧化，據(jù)此書寫化學(xué)方程式和V與m₁的關(guān)系式；
[實(shí)驗(yàn)二]：向一定量的過(guò)氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應(yīng)后的固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究
假設(shè)1：反應(yīng)后固體只有 Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；
假設(shè)2：反應(yīng)后固體中只有 Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；
假設(shè)3：固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；證明SO₂部分氧化；
（4）證明假設(shè)3是正確的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中即有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過(guò)氧化鈉部分氧化二氧化硫．
（5）過(guò)氧化鈉具有氧化性，若Na₂O₂剩余，固體加水溶解時(shí)，過(guò)氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗(yàn)出的硫酸根離子不能確定是過(guò)氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成的．

解答 解：[實(shí)驗(yàn)一]：（1）用亞硫酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和二氧化硫和水，因過(guò)氧化鈣能和水反應(yīng)，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，所以選擇濃硫酸干燥二氧化硫，除去二氧化硫中的水蒸氣，
故答案為：濃硫酸；
（2）測(cè)定氧氣的體積利用排水量氣法：裝置為以下幾種裝置中的一種，
故答案為：；
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得裝置C中過(guò)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），若SO₂未被氧化、則發(fā)生反應(yīng)：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂
依據(jù)化學(xué)方程式和反應(yīng)增重計(jì)算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂      反應(yīng)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發(fā)生的反應(yīng)為：CaO₂+SO₂=CaSO₄；反應(yīng)過(guò)程中 無(wú)氧氣生成，V=0
若0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，則二氧化硫部分被氧化；
故答案為：$\frac{7{m}_{1}}{30}$；0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$；CaO₂+SO₂=CaSO₄；
[實(shí)驗(yàn)二]：（4）證明假設(shè)3是正確的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，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，即過(guò)氧化鈉部分氧化二氧化硫．
故答案為：取反應(yīng)后的固體放入試管中，加少量的水溶解，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，再加入稀鹽酸沉淀部分溶解，證明原固體中即有亞硫酸鈉也有硫酸鈉，即過(guò)氧化鈉部分氧化二氧化硫．
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SO₂的通入量直接影響探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，若剩余過(guò)氧化鈉，固體加水溶解時(shí)，過(guò)氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗(yàn)出的硫酸根離子不能確定是過(guò)氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成的；
故答案為：若Na₂O₂剩余，固體加水溶解，過(guò)氧化鈉能將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)根據(jù)題干要求分析判斷，關(guān)鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計(jì)算判斷，題目難度較大．