Question

化學(xué)科研小組的同學(xué)在研究Na₂SO₃的熱穩(wěn)定性和精確測(cè)試Na₂SO₃溶液的pH時(shí)，遇到了困惑．為此他們進(jìn)行了冷靜的思考和準(zhǔn)備，決心重新實(shí)驗(yàn)，揭開奧秘．請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的中學(xué)化學(xué)知識(shí)，參與交流討論．
【查閱資料】
①常溫下0.1mol?L^-1的H₂SO₃溶液的pH約為2.1．
②通常情況下，H₂S為無(wú)色，有腐蛋臭味的氣體，其水溶液稱為氫硫酸．常溫下0.1mol?L^-1的H₂S溶液的pH約為4.5．
【實(shí)驗(yàn)操作】
①準(zhǔn)確稱取純凈的Na₂SO₃?7H₂O晶體25.20g，配成1L水溶液，測(cè)得其pH=7.8．
②以坩堝再次準(zhǔn)確稱取25.20g上述晶體，繼而隔絕空氣在600℃以上高溫下強(qiáng)熱至恒重，質(zhì)量為12.60g．
③將②所得之12.60g固體進(jìn)行元素定性定量分析，組成與Na₂SO₃無(wú)異．將其溶于水得250mL溶液，溶液澄清，測(cè)得pH=10.3．
【分析猜想】
Na₂SO₃?7H₂O在強(qiáng)熱下，失去結(jié)晶水，進(jìn)而發(fā)生了分解反應(yīng)（自身氧化還原反應(yīng)）
【交流討論】
（1）他們將恒重后的樣品溶于水配成溶液時(shí)，為加速溶解，可采取的措施是

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)操作②中稱量操作至少進(jìn)行

 

次．
（3）給Na₂SO₃?7H₂O加熱時(shí)要隔絕空氣，請(qǐng)以簡(jiǎn)要的文字和化學(xué)方程式給以說(shuō)明．

 

．
（4）猜想Na₂SO₃在高溫強(qiáng)熱下發(fā)生分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（5）實(shí)驗(yàn)①和③中，兩次測(cè)得的溶液pH相差明顯，其合理的解釋是

 

．實(shí)驗(yàn)③中溶液的pH=10.3的原理是（以主要的離子方程式表示）

 

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（6）請(qǐng)你設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，給上述分析、猜想及解釋以佐證．請(qǐng)簡(jiǎn)單敘述實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論．

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）加熱或攪拌均可加速溶解；
（2）將晶體加熱到橫重，保證結(jié)晶水全部失去的操作至少要進(jìn)行4次；
（3）亞硫酸鈉具有強(qiáng)的還原性，易被氧氣氧化為硫酸鈉；
（4）Na₂SO₃在高溫強(qiáng)熱下發(fā)生分解反應(yīng)是一個(gè)自身氧化還原反應(yīng)，會(huì)生成低價(jià)硫和高價(jià)硫；
（5）硫離子和亞硫酸根離子均能發(fā)生水解使得溶液顯堿性，水解程度不一樣而堿性強(qiáng)弱不一樣；
（6）根據(jù)硫離子能和酸反應(yīng)生成硫化氫、硫酸根離子可以和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇來(lái)回答．

解答： 解：（1）升高溫度可增加物質(zhì)的溶解度，加速溶解，攪拌可混合均勻，加速溶解；故答案為：升高溫度或攪拌；
（2）將晶體加熱到恒重，保證結(jié)晶水全部失去的操作至少要進(jìn)行4次，第三次和第四次的質(zhì)量差不超過(guò)0.1g，表明結(jié)晶水全部失去，故答案為：4；
（3）亞硫酸鈉具有強(qiáng)的還原性，Na₂SO₃?7H₂O加熱時(shí)要隔絕空氣，防止亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉，即2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
故答案為：避免Na₂SO₃被空氣中氧氣氧化，2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
（4）Na₂SO₃在高溫強(qiáng)熱下發(fā)生分解反應(yīng)是一個(gè)自身氧化還原反應(yīng)，會(huì)生成-2價(jià)硫和+6價(jià)的硫，反應(yīng)為：4Na₂SO₃

高溫  .

Na₂S+3Na₂SO₄，故答案為：4Na₂SO₃

高溫  .

Na₂S+3Na₂SO₄；
（5）硫離子和亞硫酸根離子均能發(fā)生水解使得溶液顯堿性，實(shí)驗(yàn)①和③中，兩次測(cè)得的溶液pH相差明顯，是因?yàn)槎�者的水解程度不一樣而�?dǎo)致堿性強(qiáng)弱不一樣，實(shí)驗(yàn)③中溶液的pH=10.3的原理是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，
故答案為：實(shí)驗(yàn)③的溶液中可能有Na₂S，相同條件下，S^2-水解程度大于SO₃^2-，溶液的堿性強(qiáng)；S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；
（6）硫離子能和酸反應(yīng)生成硫化氫，硫離子的檢驗(yàn)方法：取③溶液適量于試管中，向其中加稀H₂SO₄，如有腐蛋氣味氣體生成，則證明有S^2-，硫酸根離子可以和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇，硫酸根離子的檢驗(yàn)方法：另�、壑腥芤哼m量于試管中，加入HCl酸化的BaCl₂，如有白色沉淀生成，證明有SO₄^2-，
故答案為：�、廴芤哼m量于試管中，向其中加稀H₂SO₄，如有腐蛋氣味氣體生成，則證明有S^2-；另�、壑腥芤哼m量于試管中，加入HCl酸化的BaCl₂，如有白色沉淀生成，證明有SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道信息遷移題，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合程度和解決問題的能力，難度大．充分利用題給信息“①常溫下0.1mol?L^-1的H₂SO₃溶液的pH約為2.1．②通常情況下，H₂S為無(wú)色，有腐蛋臭味的氣體，其水溶液稱為氫硫酸．常溫下0.1mol?L^-1的H₂S溶液的pH約為4.5及Na₂SO₃?7H₂O在強(qiáng)熱下，失去結(jié)晶水，進(jìn)而發(fā)生了分解反應(yīng)（自身氧化還原反應(yīng)）”是解題關(guān)鍵．