苏教版高一化学必修1中疑难问题探
10二氧化硫跟Na2O2反应
二氧化硫跟Na2O2反应生成Na2SO4还是Na2SO3,这一直是个争论不休悬而未决的问题。《化学教学》2001年3期15页的一篇文章里特别强调指出,要警惕学生仿CO2与Na2O2反应把二氧化硫与Na2O2的反应写成2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2↑,笔者实地去实验考察了这个实验,却得出了相反的结论。
实验于下:
实验1 集满一瓶二氧化硫,用镊子或坩锅钳夹取一团包有Na2O2粉末的棉花团伸入瓶中,棉团立即着火燃烧(当心集气瓶破裂)且反应比在CO2中迅猛。
如果说二氧化硫与Na2O2的反应按下式进行:
Na2O2+ SO2=Na2SO4
反应放出的热量多,温度高使棉团着火,那棉团持续燃烧所需的O2又从何而来呢?
实验2 在集气瓶或试管里放一团玻璃丝,加入1g~2gNa2O2粉末,在剧烈振动的条件下通入二氧化硫气体,可见二氧化硫与Na2O2粉末接触时剧烈反应产生火花四溅的现象(玻璃纤维有分散Na2O2粉末防止局部过热导致集气瓶破裂的作用),黄色的Na2O2瞬即变成白色粉末。
实验完毕,当把余烬木条伸入集气瓶或试管里,可以检验出有O2生成。可见,二氧化硫跟Na2O2反应应像CO2与Na2O2一样的化学表达式:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2↑
实验3 把实验2生成的白色粉末收集在一个试管里,管内嵌放一片湿润的品红试纸,在粉末上滴放几滴浓H2SO4,观察生成有使湿润品红试纸褪色的二氧化硫,可见这白色粉末的主要成分是Na2SO3。
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑
无可怀疑,这生成的二氧化硫,也就是当初(实验2)中Na2O2吸收的二氧化硫。所以,我们有理由认为二氧化硫与Na2O2反应的主要生成物应该是Na2SO3,下列化学方程式成立
2Na2O2+2 SO2=2Na2SO3+O2↑
实验4 在两个试管里,都加入同体积同浓度的Na2SO3溶液,在其中一个试管中放入米粒大的一颗Na2O2,振荡,反应完毕,在两个试管里都同时加入用盐酸酸化了的BaCl2溶液,这时加入了Na2O2的那个试管生成大量白色沉淀BaSO4。我们也有理由认为Na2O2可以氧化Na2SO3,下列化学方程式成立
Na2SO3+Na2O2+H2O=Na2SO4+2NaOH
几点分析:
(1)化学是以实验为基础的科学,它的许多结论,仅仅靠推理往往是靠不住的。许多事物之间有共性的一面,更有它个性的一面;逻辑推理可以充分利用共性的一面,而个性的一面往往会有疏漏成为我们认识问题的陷阱,化学实验就成为我们克服陷阱、克服片面性的重要方法。
(2)谁都知道Na2O2是一种氧化剂,特别是在碱性条件下更是一种强氧化剂。在我们这个标题下讨论的情况,无疑是一个干态条件下的反应。Na2O2在干态条件下的氧化性弱,无力把二氧化硫氧化成SO42-,尽管Na2O2能把Na2SO3氧化成Na2SO4,那恰恰是(实验4)强碱性环境中显示了Na2O2的强氧化性。我们不能因为Na2O2在那种条件下可以氧化Na2SO3成Na2SO4,似乎在这里(干态条件)也理所当然地可以把二氧化硫氧化成Na2SO4。可见,反应物相同,条件不同,产物各异的情况在化学上是极为普遍的现象。
(3)我们也不可以走到另一个极端,认为Na2O2与二氧化硫反应只生成Na2SO3和O2而不生成Na2SO4。其实我们前面所有的实验都是在想说明Na2O2与二氧化硫的主反应是生成Na2SO3和O2,还可能有副反应,很可能不止于只生成Na2SO4。
参考文献:
1刘怀乐等,二氧化硫跟Na2O2反应生成什么,《化学教学》2001年10月