Question

20．[實驗一]過氧化鈣（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與過氧化鈣的反應原理相同；但也有人提出：SO₂具有較強的還原性，CO₂無強還原性，反應原理不相同．
 據(jù)此設計如下實驗操作進行判斷，實驗裝置如下：

（1）試劑A可以選用濃硫酸．
（2）裝置E用于測定氧氣的體積，請在框中畫出裝置圖．
（3）實驗測得裝置C增重m₁ g，裝置D增重m₂ g，裝置E中收集到V L氣體（已換算成標準狀況下），用上述有關測量數(shù)據(jù)判斷，當SO₂未氧化、部分氧化時，V與m₁的關系式：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，寫出反應的化學方程式：CaO₂+SO₂=CaSO₄．
[實驗二]向一定量的過氧化鈉固體中通入足量SO₂，取反應后的固體進行實驗探究，以證明過氧化物與SO₂反應的特點．
【提出假設】：
假設1：反應后固體中只有Na₂SO₃，SO₂未氧化；
假設2：反應后固體中只有Na₂SO₄，SO₂完全氧化；
假設3：反應后固體中既有Na₂SO₃又有Na₂SO₄，SO₂部分氧化．
【實驗探究】：
（4）設計實驗證明假設3是正確的，簡要回答實驗過程、現(xiàn)象和結(jié)論：取反應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．
【實驗評價】：
（5）實驗過程中SO₂的通入量不足直接影響探究實驗結(jié)果的科學性，請簡要說明原因：若Na₂O₂剩余，固體加水溶解，過氧化鈉能將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子．

Answer 1

分析 [實驗一]：（1）過氧化鈣和水反應，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）測定氧氣的體積利用排水量氣法，據(jù)此畫出裝置圖；
（3）實驗測得裝置C中過氧化鈣質(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（已換算成標準狀況下），若SO₂未被氧化、CaO₂與SO₂反應生成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)此書寫化學方程式和V與m₁的關系式；
[實驗二]：向一定量的過氧化鈉固體中通入足量的SO₂，取反應后的固體進行實驗探究
假設1：反應后固體只有 Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；
假設2：反應后固體中只有 Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；
假設3：固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；證明SO₂部分氧化；
（4）證明假設3是正確的，實驗設計為：取反應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）過氧化鈉具有氧化性，若Na₂O₂剩余，固體加水溶解時，過氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗出的硫酸根離子不能確定是過氧化鈉和二氧化硫反應生成的．

解答 解：[實驗一]：（1）用亞硫酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和二氧化硫和水，因過氧化鈣能和水反應，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（已換算成標準狀況下），若SO₂未被氧化、則發(fā)生反應：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂
依據(jù)化學方程式和反應增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂      反應增重
                 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)生的反應為：CaO₂+SO₂=CaSO₄；反應過程中 無氧氣生成，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；
[實驗二]：（4）證明假設3是正確的，實驗設計為：取反應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，即過氧化鈉部分氧化二氧化硫．
故答案為：取反應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）實驗過程中SO₂的通入量直接影響探究實驗結(jié)果的科學性，若剩余過氧化鈉，固體加水溶解時，過氧化鈉能將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，檢驗出的硫酸根離子不能確定是過氧化鈉和二氧化硫反應生成的；
故答案為：若Na₂O₂剩余，固體加水溶解，過氧化鈉能將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子．

點評 本題考查了二氧化硫性質(zhì)應用和實驗驗證，實驗設計的步驟和實驗方案的確定應根據(jù)題干要求分析判斷，關鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計算判斷，題目難度較大．