Question

過氧化鈣（CaO₂）在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用于種子消毒、藥物制造、油脂漂白及魚池增氧等．已知：過氧化鈣與CO₂反應(yīng)有氣體生成，而將SO₂通入過氧化鈣粉末中也有氣體生成．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具有較強的還原性，CO₂無強還原性，反應(yīng)原理不相同．據(jù)此設(shè)計如下實驗操作，通過測量氣體的體積判斷發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，實驗裝置如圖：
（1）試劑A可以選用

 

，試劑B的作用是

 

．
（2）裝置 E 用于測定氧氣的體積，請在方框中畫出裝置圖．
（3）若實驗中產(chǎn)生的SO₂足量，且與過氧化鈣充分反應(yīng)，取反應(yīng)后的固體進(jìn)行實驗探究，以驗證過氧化鈣與SO₂反應(yīng)的生成物．
提出假設(shè)：
假設(shè)1：反應(yīng)后固體只有

 

，證明SO₂未被氧化；
假設(shè)2：反應(yīng)后固體中只有

 

，證明SO₂完全被氧化；
假設(shè)3：

 

．若SO₂完全被氧化，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）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(biāo)準(zhǔn)狀況下），用上述有關(guān)測量數(shù)據(jù)判斷，SO₂未被氧化、部分被氧化、完全被氧化的 V-m₁ 關(guān)系式．
未被氧化：

 

，部分被氧化：

 

，完全被氧化：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

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A為濃硫酸；裝置E為排水法測定氣體體積，則裝置D需要除去未反應(yīng)的二氧化硫，據(jù)此判斷試劑B的作用；
（2）根據(jù)測定氧氣的體積利用排水量氣法常用裝置進(jìn)行解答；
（3）若反應(yīng)后固體只有Na₂SO₃，證明SO₂未被氧化；如果反應(yīng)后固體中只有Na₂SO₄，證明SO₂完全被氧化；如果固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明二氧化硫部分被氧化，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）若SO₂未被氧化，發(fā)生反應(yīng)為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，若二氧化硫全部被氧化發(fā)生的反應(yīng)為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應(yīng)過程中無氧氣生成，V=0，利用差量法計算出SO₂未被氧化、部分被氧化、完全被氧化的 V-m₁關(guān)系式．

解答： 解：（1）過氧化鈣（CaO₂）和水反應(yīng)，裝置A中試劑需要收水蒸氣，所以試劑A為濃硫酸，用于干燥氣體除去水蒸氣；
裝置E為測定生成氣體的體積，需要把剩余的二氧化硫除去，所以試劑B的作用是吸收未反應(yīng)的SO₂，
故答案為：濃硫酸；吸收未反應(yīng)的SO₂；
（2）裝置E的作用是測定氧氣的體積，利用的是排水量氣法，可以采用以下幾種裝置中的一種：，
故答案為：；
（3）反應(yīng)后的固體可能為Na₂SO₃或Na₂SO₄或二者的混合物，所以提出的假設(shè)有三種：
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)后固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明SO₂部分被氧化；
如果二氧化硫完全被氧化，則反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸鈣，二氧化硫全部被氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，
故答案為：反應(yīng)后固體只有Na₂SO₃；反應(yīng)后固體中只有Na₂SO₄；反應(yīng)后固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明SO₂部分被氧化；CaO₂+SO₂=CaSO₄；
（4）若SO₂未被氧化，發(fā)生反應(yīng)方程式為：2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂，依據(jù)化學(xué)方程式和反應(yīng)增重計算E中收集的氧氣：
2CaO₂+2SO₂=2CaSO₃+O₂   固體增重
                1mol    96g
               

V

22.4

mol  m₁g
1mol×m₁g=96g×

V

22.4

mol，
解得：V=

7m1

30

，
若二氧化硫全部被氧化發(fā)生的反應(yīng)為：CaO₂+SO₂=CaSO₄，反應(yīng)過程中無氧氣生成，V=0，
若二氧化硫部分被氧化，則生成的氧氣體積范圍為：0＜V＜

V

22.4

，
故答案為：V=

7m1

30

；0＜V＜

V

22.4

；0．

點評：本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計方法及有關(guān)范圍討論化學(xué)計算，題目難度中等，明確題干信息及實驗?zāi)康臑榻獯鸫祟愵}的關(guān)鍵，解答過程中實驗設(shè)計的步驟和實驗方案的確定需要根據(jù)題干要求分析，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．