Question

实验室有一瓶Na₂SO₃固体，可能含有NaCl、Na₂SO₄、BaCl₂、K₂CO₃、K₂SO₄中的一种或几种杂质，通过下列实验确定该样品的成分及Na₂SO₃的质量分数。

①取少量样品于试管中，加水振荡，未见沉淀生成；

②透过蓝色钴玻璃观察，焰色反应无紫色；

③用下图所示仪器进行合理组装，测定产生气体的体积(SO₂在硫酸中的溶解忽略不计)

请回答下列问题：

⑴按气流从左到右方向，正确的连接顺序为：A接___，___接____，___接B。

⑵利用所组装置，由分液漏斗向圆底烧瓶中滴加10mL水，将排入量筒中___mL液体。

⑶液体X是____________，其作用是______________________________。

⑷Y的作用是防止产生的气体溶于水，下列所给试剂符合要求的是______。

A．苯           B．四氯化碳         C．酒精         D．汽油

⑸若称取样品3.00g，加入5mL 10.0mol/L的硫酸，产生无色气体，排入量筒中液体的体积为229mL(标准状况)。对获得准确的气体体积无益的操作有__________(填序号)。

①检查装置的气密性；

②连通乙、丁的导管要预先注满水；

③读数时视线与量筒内凹液面最低点相平；

④恢复到室温后再上下调整量筒位置，使乙、丁两液面相平；

⑤在甲装置胶塞上再连接一个导管，通入N₂将系统中SO₂全部排出。

⑹向逸出气体后的溶液中加入稍过量的BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥，得到白色沉淀13.98g。根据实验所得现象及数据，可知：样品中Na₂SO₃的质量分数是____________，含有的杂质是__________________。

Answer

C D F E 10 浓硫酸 干燥SO2 A、D ⑤ 42％（或0.42） NaCl、Na2SO4

【解析】本题考查实验方案设计与评价，（1）实验的目的是测样品的成分和Na2SO3的质量分数，①加水溶解，未见沉淀生成，说明不含BaCl2，②通过蓝色钴玻璃观察，焰色反应无紫色，说明不含K2CO3、K2SO4，A装置制备SO2，SO2中混有水蒸气，需要除去SO2中水蒸气，因此通过丙装置除去水蒸气，A接C，然后用排水法测量气体体积，D接F，E接B，因此顺序是A→C→D→F→E→B；（2）加入多少mL水，排出多少mL的气体，因此排入量筒中10mL液体；（3）根据(1)的分析，装置丙的作用是除去SO2中水蒸气，因此X为浓硫酸；（4）根据丁装置，Y应是密度小于水，且不溶于水的液体，A、苯是密度小于水，且不溶于水的液体，故A正确；B、四氯化碳是密度大于水，且不溶于水的液体，故B错误；C、酒精与水任意比例互溶，故C错误；D、汽油是不同于水，且密度小于水的液体，故D正确；（5）①因为有气体生成，因此需要检验装置的气密性，获得准确的气体体积，故①错误；②量筒乙和丁的导管需要预先注满水，否则所测气体体积减小，故②错误；③读数时视线与量筒的凹液面最低点相平，读出的数值才准确，故③错误；④此操作目的使内外压强相等，这样读数的数值才准确，故④错误；⑤通入N2，造成N2进入装置丁中，排除一部分水，所则气体体积增大，因此不需要通入氮气，故⑤正确；（6）根据(5)量筒中液体体积为229mL，即气体体积为229mL，根据S元素守恒，m(Na2SO3)=229×10－3×126/22.4g=1.29g，质量分数为1.296/3×100%=42.9%，5mL10.0mol·L－1的硫酸中含有n(SO42－)=5×10－3×10mol=5×10－2mol，产生气体后的溶液中加入稍过量的BaCl2，得到白色沉淀BaSO4，其物质的量为n(BaSO4)=13.98/233mol=0.06mol>5×10－3mol，说明原固体中含有Na2SO4，其质量为(0.06－0.05)×142g=1.42g，样品总质量为3g，1.42＋1.29≠3，说明原固体中含有NaCl。

点睛：本题首先分析实验目的，测样品的成分和Na2SO3的质量分数，实验原理，根据题目所给信息，排除BaCl2、K2SO4、K2CO3的存在，因为NaCl和Na2SO4跟酸反应不产生气体，因此让样品与酸反应产生SO2，通过排水法测量气体体积，装置A中制取的SO2中混有水蒸气，可能对实验产生影响，因此必须除去，综上分析得出实验连接顺序，A→C→D→F→E→B，连接过程中装置丙是洗气瓶，应是长管进气，短管出气，装置丁排除液体，因此用时短管进气，长管出水。