Question

6．過氧化鈣（CaO₂）常用作種子消毒劑、油脂漂白劑和魚池增氧劑．將SO₂通入過氧化鈣固體粉末中有氣體生成．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(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)操作探究．
實(shí)驗(yàn)一：通過氣體體積的測(cè)量判斷發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

（1）試劑A可以選用濃硫酸，試劑B的作用是吸收多余的SO₂．
（2）讀取裝置E數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)做到：
①冷卻至室溫，②視線與凹液面相切，③調(diào)平兩容器液面．
（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液體（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
①用上述有關(guān)數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)SO₂部分被氧化時(shí)V與m₁及m₂的關(guān)系式為0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$．
②若SO₂完全被氧化，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)后所得固體中只有Na₂SO₃，SO₂未被氧化；
假設(shè)2：反應(yīng)后所得固體中只有Na₂SO₄，SO₂完全被氧化；
假設(shè)3：反應(yīng)后所得固體有Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化．
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)過程、現(xiàn)象和結(jié)論：取少量反應(yīng)后的固體于試管中，先加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，后加稀HCl，沉淀部分溶解并產(chǎn)生氣泡，證明所得固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化．
（5）實(shí)驗(yàn)過程中SO₂通入量不足會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的科學(xué)性，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因：若Na₂O₂剩余，加水溶解時(shí)，Na₂O₂會(huì)將Na₂SO₃氧化為Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）過氧化鈣和水反應(yīng)，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，所以試劑為濃硫酸，干燥氣體除去水蒸氣；
（2）讀取裝置E的體積時(shí)，應(yīng)冷卻至室溫，使量取裝置的集氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓一致，讀數(shù)時(shí)視線與凹液面在同一水平線上；
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)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），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；
實(shí)驗(yàn)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(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；
（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，即過氧化鈉部分氧化二氧化硫．
（5）實(shí)驗(yàn)過程中SO₂的通入量直接影響探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時(shí)，過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氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成的；

解答 解：（1）過氧化鈣和水反應(yīng)，裝置B中試劑能吸收水蒸氣，所以試劑為濃硫酸，干燥氣體除去水蒸氣；
故答案為：濃硫酸；吸收多余的SO₂；
（2）讀取量筒讀數(shù)時(shí)，應(yīng)冷卻至室溫，量筒內(nèi)液面與廣口瓶中的液面在同一水平線上，視線與凹液面在同一水平線上，
故答案為：調(diào)平兩容器液面；
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)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），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：0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$；CaO₂+SO₂=CaSO₄；
實(shí)驗(yàn)二：
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：反應(yīng)后所得固體有Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化，
故答案為：Na₂SO₄；反應(yīng)后所得固體有Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化；
（4）證明假設(shè)3是正確的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取少量反應(yīng)后的固體于試管中，先加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，后加稀HCl，沉淀部分溶解并產(chǎn)生氣泡，證明所得固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化，
故答案為：取少量反應(yīng)后的固體于試管中，先加BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，后加稀HCl，沉淀部分溶解并產(chǎn)生氣泡，證明所得固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄，SO₂部分被氧化；
（5）實(shí)驗(yàn)過程中SO₂的通入量直接影響探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性，若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時(shí)，過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氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成的，
故答案為：若Na₂O₂剩余，加水溶解時(shí)，Na₂O₂會(huì)將Na₂SO₃氧化為Na₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法為解答關(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原則，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>