(16分)面粉增白剂主要包括过氧化苯甲酰(俗称面粉增白剂)和过氧化钙两种物质。其中过氧化钙(CaO2)在日常生活和工农业生产中还常用于种子消毒、药物制造、油脂漂白及鱼池增氧等,还可以作为高温氧化剂。已知:过氧化钙与CO2反应有气体生成,而将SO2通入过氧化钙粉末中也有气体生成。有人提出CO2、SO2与过氧化钙的反应原理相同,但也有人提出SO2具有较强的还原性,CO2无强还原性,反应原理不相同。据此设计如下实验操作进行判断。
实验一:通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如下:
(1)试剂A可以选用________,试剂B的作用是________。
(2)装置E用于测定氧气的体积,请在方框中画出装置图。
(3)实验测得装置C中过氧化钙质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),用上述有关测量数据判断,SO2未被氧化、部分被氧化、完全被氧化的V——m1关系式。
未被氧化:____________,部分被氧化:____________,
完全被氧化:____________。
若SO2完全被氧化,写出反应的化学方程式:___________________________。
实验二:向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,取反应后的固体进行实验探究,以证明过氧化物与SO2反应的特点。
提出假设:
假设1:反应后固体只有________,证明SO2未被氧化;
假设2:反应后固体中只有________,证明SO2完全被氧化;
假设3:________________________________________________________。
实验探究:
(4)设计实验,证明假设3是正确的,简要回答实验过程、现象和结论:______
_____________________________________________________________。
实验评价:
(5)实验过程中SO2的通入量直接影响探究实验结果的科学性,请简要说明原因:___________________________________________________________。
(1)浓硫酸 吸收未反应的SO2 (各一分)
(2) (其他合理答案均可)(2分)
(3)V=7m1/30 0<V<7m1/30 V=0 CaO2+SO2===CaSO4(5分)
假设1:Na2SO3 假设2:Na2SO4 假设3:固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物,证明二氧化硫部分被氧化(3分)
(4)取反应后的固体放入试管中,加少量水溶解,加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,再加入稀盐酸,沉淀部分溶解,证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠,即Na2O2将SO2部分氧化(2分)
(5)若CaO2有剩余,固体加水溶解时,过氧化钠能将SO32-氧化成SO,检验出SO时不能说明其是过氧化钠与SO2反应生成的(2分)
(1)根据装置可知,A是制取SO2的。但由于生成的SO2中含有水蒸气,而水蒸气也能和过氧化钙反应,所以装置B中的试剂应该是浓硫酸,用来干燥SO2;由于SO2和过氧化钙的反应中,SO2是过量的,所以为了防止SO2对反应中生成的气体的干扰,则装置D中应该盛放碱石灰,用来吸收未反应的SO2。
(2)由于氧气难溶于水,所以应该用排水法来测量氧气的体积,因此装置图是(见答案)。
(3)如果SO2没有被氧化,则反应式是2CaO2+2SO2=2CaSO3+O2,所以生成的氧气体积是V=;如果是完全被氧化,则生成气体是0,即反应的方程式为CaO2+SO2===CaSO4;因此如果是部分被氧化,则生成的氧气是0<V<7m1/30;根据以上分析可知,如果生成的固体中只有亚硫酸钠,则SO2未被氧化;如果生成的固体只有硫酸钠,则全部被氧化;如果既有亚硫酸钠,也有硫酸钠,则SO2是部分被氧化。
(4)要证明假设3正确,则可以利用亚硫酸钠和硫酸钠的性质差异,即取反应后的固体放入试管中,加少量水溶解,加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,再加入稀盐酸,沉淀部分溶解,证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠,即Na2O2将SO2部分氧化。
(5)由于过氧化钙具有氧化性,因此如果过氧化钙有剩余,固体加水溶解时,过氧化钙能将SO32-氧化成SO,检验出SO时不能说明其是过氧化钙与SO2反应生成的。