Question

某同學(xué)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后燒杯中溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，現(xiàn)對(duì)其成分進(jìn)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(shè)溶液中同時(shí)存在Na₂SO₃和NaOH，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行成分檢驗(yàn)．在答題卡上寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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(shí)存在Na₂SO₃和NaHSO₃，為了準(zhǔn)確測(cè)定溶液的濃度，實(shí)驗(yàn)如下：
①原理：SO₃^2-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+2H⁺
HSO₃^-+I₂+H₂O═SO₄^2-+2I^-+3H⁺
②步驟：準(zhǔn)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(diǎn)，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(jì)算：c（Na₂SO₃）=

 

mol/L，c（NaHSO₃）=

 

mol/L．

Answer 1

考點(diǎn)：二氧化硫的化學(xué)性質(zhì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)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(lái)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(yīng)，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(yàn)鈉離子用焰色反應(yīng)方法；檢驗(yàn)氫氧根離子用酚酞試液，且要除去其它微粒干擾；檢驗(yàn)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(jì)算．

解答： 解：（1）根據(jù)發(fā)生裝置、收集裝置、尾氣處理裝置來(lái)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(yīng)，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(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論為：火焰呈黃色，證明原溶液中存在Na⁺．可知步驟1為檢驗(yàn)鈉離子，用焰色反應(yīng)，具體操作為：用光潔無(wú)銹的鐵絲蘸取原溶液在酒精燈火焰上灼燒；
步驟2預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)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(yàn)氫氧根離子，根據(jù)所給試劑，應(yīng)先把亞硫酸鈉除去，應(yīng)亞硫酸鈉水解顯堿性，故先加過(guò)量氯化鈣使亞硫酸鈉生成亞硫酸鈣沉淀，再用酚酞檢驗(yàn)氫氧根離子，酚酞變紅，證明含氫氧根離子；
故實(shí)驗(yàn)步驟為：取少量原溶液于試管中，加入過(guò)量CaCl₂溶液，充分反應(yīng)后靜置，向上層清夜中滴加幾滴酚酞，振蕩；
步驟3預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論為：品紅溶液褪色，證明原溶液中存在SO₃^2-．說(shuō)明步驟3檢驗(yàn)亞硫酸鈉，可把亞硫酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成二氧化硫，通過(guò)品紅來(lái)檢驗(yàn)，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(guò)量稀鹽酸，振蕩；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：用光潔無(wú)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(guò)量CaCl2溶液，充分反應(yīng)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(guò)量稀鹽酸，振蕩	品紅溶液褪色，證明原溶液中存在SO32-．

（3）設(shè)Na₂SO₃的物質(zhì)的量為x，NaHSO₃的物質(zhì)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(diǎn)評(píng)：本題以二氧化硫?yàn)檩d體考查物質(zhì)含量測(cè)定、二氧化硫的制取和收集、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、特殊現(xiàn)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，題目難度中等．