Question

5．過氧化鈉（Na₂O₂）是中學(xué)常見物質(zhì)，常見的過氧化物還包括過氧化鈣（CaO₂）．已知：過氧化鈉與CO₂反應(yīng)有氣體生成，而將SO₂通入過氧化鈉粉末中也有氣體生成．有人提出CO₂、SO₂與過氧化鈉的反應(yīng)原理相同，但也有人提出SO₂具有較強(qiáng)的還原性，CO₂無強(qiáng)還原性，反應(yīng)原理不相同．據(jù)此設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行判斷．

實(shí)驗(yàn)一：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，以證明過氧化物與SO₂反應(yīng)的特點(diǎn)．
（1）提出假設(shè)：
假設(shè)1：反應(yīng)后固體中只有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：Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明SO₂部分被氧化
實(shí)驗(yàn)探究：
實(shí)驗(yàn)二：通過測量氣體的體積判斷發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖：
（2）試劑A可以選用濃硫酸，試劑B的作用是吸收未反應(yīng)的SO₂．
（3）實(shí)驗(yàn)測得裝置C中過氧化鈉質(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(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、完全被氧化的V-m₁關(guān)系式．未被氧化：$\frac{7{m}_{1}}{30}$L，完全被氧化：0．
（4）若SO₂完全被氧化，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO₂+Na₂O₂═Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)假設(shè)一和假設(shè)二推斷假設(shè)三為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，得出結(jié)論即可；
（2）過氧化鈉和水反應(yīng)，裝置A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；試劑B除去過量的SO₂；
（3）若Na₂SO₃未被氧化發(fā)生的反應(yīng)只有2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂根據(jù)差量法計算即可；
（4）若SO₂完全被氧化生成固體是硫酸鈉．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，用濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫，經(jīng)干燥后通入過氧化鈉，再通過堿石灰吸收未反應(yīng)的二氧化硫，再用排水量氣法測量反應(yīng)生成的氧氣，結(jié)合固體的成份分析反應(yīng)的原理，（1）固體為Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物，證明SO₂部分被氧化，
故答案為：Na₂SO₃和Na₂SO₄的混合物；SO₂部分被氧化；
（2）過氧化鈉和水反應(yīng)，裝置A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；裝置B為測定生成氧氣的體積，需要把剩余的二氧化硫除去，實(shí)驗(yàn)B裝置作用是吸收未反應(yīng)的SO₂；
故答案為：濃硫酸；吸收未反應(yīng)的SO₂；
（3）實(shí)驗(yàn)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），若SO₂未被氧化，
則發(fā)生反應(yīng)：2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+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：
2Na₂O₂+2SO₂=2Na₂SO₃+O₂      反應(yīng)增重
                                    1mol       96g
                              $\frac{VL}{22.4L/mol}$   m₁g
解得：V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L
若SO₂全部被氧化發(fā)生的反應(yīng)為：Na₂O₂+SO₂=Na₂SO₄；反應(yīng)過程中無氧氣生成，V=0，若0＜V＜$\frac{7{m}_{1}}{30}$，則SO₂部分被氧化；
故答案為：V=$\frac{7{m}_{1}}{30}$L；V=0；
（4）若SO₂完全被氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO₂+Na₂O₂═Na₂SO₄，
故答案為：SO₂+Na₂O₂═Na₂SO₄．

點(diǎn)評 本題考查了二氧化硫性質(zhì)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)計的步驟和實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)根據(jù)題干要求分析判斷，關(guān)鍵是讀懂題干信息，依據(jù)題干條件計算判斷，題目題目中等難．