Question

（2010?大連二模）有一化學樣品Na₂SO₃，可能含有NaCl、Na₂SO₄、KNO₃、K₂CO₂、K₂SO₄中的一種或幾種雜質，某實驗小組利用圖提供的裝置確定該樣品的成分及Na₂SO₃的質量分數．稱此樣品6.30g，加入6.0mol?L^-1的硫酸至過量，產生無色氣體560mL（標準狀況），向逸出氣體后的溶液中加入稍過量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀9.32g，透過藍色鉆玻璃觀察，濾液的焰色反應無紫色．請回答下列問題：
（1）乙圖溶液X是

濃H₂SO₄

，甲圖煤油的作用是

防止SO₂與水接觸

．
（2）若實驗中加入硫酸溶液的體積為5.00mL，則樣品中Na₂SO₃的質量分數是

50%

，寫出有關離子方程式

SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓

．
（3）結合已提供的實驗儀器，設計實驗（實驗儀器自選）如何正確測出氣體的體積，簡述操作步驟：

反應裝置冷至室溫后，再上下移動量筒，使量筒與甲瓶內液面保持水平，然后讀取體積

．
（4）說明一定含有硫酸鈉的依據：

產生沉淀的物質的量為0.04mol，而加入的硫酸物質的量為0.03mol，所以必有硫酸鈉

．

Answer 1

分析：稱量此樣品6.30g，加入6.0mol?L^-1的硫酸至過量，產生無色氣體560mL（標準狀況），透過藍色鉆玻璃觀察，濾液的焰色反應無紫色，說明無鉀離子，證明混合物中一定無KNO₃、K₂CO₂、K₂SO₄；產生無色氣體560mL（標準狀況）是二氧化硫物質的量為0.025mol；向逸出氣體后的溶液中加入稍過量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀9.32g，判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=

9.32g

233g/mol

=0.04mol；
（1）乙圖是洗氣瓶，除去二氧化硫氣體中的水蒸氣；甲圖中是排水量氣測定二氧化硫的體積的裝置，所以煤油是防止二氧化硫和水接觸反應；
（2）依據氣體物質的量計算亞硫酸鈉物質的量計算得到質量分數；反應過程中的離子方程式為亞硫酸根離子和氫離子反應生成二氧化硫和水；加入鋇離子和硫酸根離子結合生成硫酸鋇沉淀；
（3）排水量氣裝置測量氣體的條件，利用的原理是氣體排出液體進入量筒中讀出液體的體積即為氣體的體積；滿足的條件是，冷卻到室溫，量筒和廣口瓶液面相平，讀出體積；
（4）依據硫酸根離子物質的量計算，結合硫酸根離子守恒分析判斷．

解答：解：（1）乙圖是洗氣瓶，除去二氧化硫氣體中的水蒸氣；甲圖中是排水量氣測定二氧化硫的體積的裝置，所以煤油是防止二氧化硫和水接觸反應；X溶液是濃H₂SO₄，作用是防止SO₂與水接觸，
故答案為：濃H₂SO₄；防止SO₂與水接觸；
（2）加入6.0mol?L^-1的硫酸至過量，若實驗中加入硫酸溶液的體積為5.00mL，產生無色氣體560mL（標準狀況）二氧化硫物質的量為0.025mol；則亞硫酸鈉的物質的量為0.025mol，質量分數=

0.025mol×126g/mol

6.3g

×100%=50%，
故答案為：50%；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（3）排水量氣裝置測量氣體的條件，利用的原理是氣體排出液體進入量筒中讀出液體的體積即為氣體的體積；滿足的條件是，冷卻到室溫，量筒和廣口瓶液面相平，讀出體積，
故答案為：反應裝置冷至室溫后，再上下移動量筒，使量筒與甲瓶內液面保持水平，然后讀取體積；
（4）得到白色沉淀9.32g，判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=

9.32g

233g/mol

=0.04mol；加入的硫酸物質的量為0.03mol，說明一定含有硫酸鈉，
故答案為：產生沉淀的物質的量為0.04mol，而加入的硫酸物質的量為0.03mol，所以必有硫酸鈉．

點評：本題考查了物質性質的探究，實驗分析判斷，實驗設計的依據和步驟，掌握物質的性質和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等．