Question

某同學用Na₂SO₃粉末與濃H₂SO₄制備并收集SO₂，用盛有NaOH溶液的燒杯吸收多余的SO₂，實驗結束后燒杯中溶液無明顯現(xiàn)象，現(xiàn)對其成分進行探究．

（1）選擇合適的儀器并按從左到右的順序連接：

 

（2）假設溶液中同時存在Na₂SO₃和NaOH，設計實驗方案，進行成分檢驗．在答題卡上寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論．儀器任選，限選試劑：
稀鹽酸、稀硝酸、鐵絲、銅絲、CaCl₂溶液、品紅溶液、酚酞、甲基橙

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：	火焰呈黃色，證明原溶液中存在Na+．
步驟2：	，證明原溶液中存在OH-．
步驟3：另取少量原溶液于試管中，	品紅溶液褪色，證明原溶液中存在SO32-．

（3）若溶液中同時存在Na₂SO₃和NaHSO₃，為了準確測定溶液的濃度，實驗如下：
①原理：SO₃^2-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+2H⁺
HSO₃^-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+3H⁺
②步驟：準確量取10.00mL溶液于錐形瓶中，滴加幾滴淀粉溶液，用0.1000mol/L碘液滴定至終點，消耗碘液20.00mL；再用0.2000mol/L　NaOH溶液滴定生成的酸，消耗NaOH溶液23.00mL．
③計算：c（Na₂SO₃）=

 

mol/L，c（NaHSO₃）=

 

mol/L．

Answer 1

考點：二氧化硫的化學性質,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：氧族元素

分析：（1）根據(jù)發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣處理裝置來排序，用Na₂SO₃粉末與濃H₂SO₄制備并收集SO₂，需要固液混合不加熱型裝置，生成的二氧化硫密度大于空氣，且常溫下和空氣不反應，所以采用向上排空氣法收集，尾氣處理中要防止倒吸；
（2）檢驗鈉離子用焰色反應方法；檢驗氫氧根離子用酚酞試液，且要除去其它微粒干擾；檢驗亞硫酸根離子用酸化的品紅溶液；
（3）根據(jù)滴定和中和消耗碘和氫氧化鈉的量根據(jù)方程式計算．

解答： 解：（1）根據(jù)發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣處理裝置來排序，用Na₂SO₃粉末與濃H₂SO₄制備并收集SO₂，需要固液混合不加熱型裝置，生成的二氧化硫密度大于空氣，且常溫下和空氣不反應，所以采用向上排空氣法收集，尾氣處理中要防止倒吸，所以其排列順序是①④③⑤，故答案為：①④③⑤；
（2）步驟1預期現(xiàn)象和結論為：火焰呈黃色，證明原溶液中存在Na⁺．可知步驟1為檢驗鈉離子，用焰色反應，具體操作為：用光潔無銹的鐵絲蘸取原溶液在酒精燈火焰上灼燒；
步驟2預期現(xiàn)象和結論為：酚酞變?yōu)榧t色，證明原溶液中存在OH^-．可知步驟2檢驗氫氧根離子，根據(jù)所給試劑，應先把亞硫酸鈉除去，應亞硫酸鈉水解顯堿性，故先加過量氯化鈣使亞硫酸鈉生成亞硫酸鈣沉淀，再用酚酞檢驗氫氧根離子，酚酞變紅，證明含氫氧根離子；
故實驗步驟為：取少量原溶液于試管中，加入過量CaCl₂溶液，充分反應后靜置，向上層清夜中滴加幾滴酚酞，振蕩；
步驟3預期現(xiàn)象和結論為：品紅溶液褪色，證明原溶液中存在SO₃^2-．說明步驟3檢驗亞硫酸鈉，可把亞硫酸鈉和鹽酸反應生成二氧化硫，通過品紅來檢驗，具體操作為：另取少量原溶液于試管中，滴入幾滴品紅溶液，再加入過量稀鹽酸，振蕩；
故答案為：

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：用光潔無銹的鐵絲蘸取原溶液在酒精燈火焰上灼燒	火焰呈黃色，證明原溶液中存在Na+．
步驟2：取少量原溶液于試管中，加入過量CaCl2溶液，充分反應后靜置，向上層清夜中滴加幾滴酚酞，振蕩	酚酞變?yōu)榧t色，證明原溶液中存在OH-．
步驟3：另取少量原溶液于試管中，滴入幾滴品紅溶液，再加入過量稀鹽酸，振蕩	品紅溶液褪色，證明原溶液中存在SO32-．

（3）設Na₂SO₃的物質的量為x，NaHSO₃的物質的量為y，
SO₃^2-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+2H⁺
x    x                2x
HSO₃^-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+3H⁺
 y    y                3y
根據(jù)題意：

x+y=0.1×0.02 2x+3y=0.2×0.023

解得：x=0.0014，y=0.0006
c（Na₂SO₃）=

0.0014mol

0.01L

=0.1400mol/L，c（NaHSO₃）=

0.0006mol

0.01L

=0.0600mol/L，
故答案為：0.1400；0.0600．

點評：本題以二氧化硫為載體考查物質含量測定、二氧化硫的制取和收集、實驗方案設計等知識點，綜合性較強，側重考查學生分析、計算、實驗設計能力，明確物質的性質及實驗原理是解本題關鍵，難點是實驗設計，要依據(jù)物質的性質、特殊現(xiàn)象設計實驗，題目難度中等．