Question

21、實驗設(shè)計，自然界礦物中一種重晶石礦的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫(yī)療等方面應用，課外活動小組同學，用重晶石礦焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇．（設(shè)礦物中雜質(zhì)不與焦炭反應，也不溶于水）部分流程如下：
按要求填空
（1）在步驟①中，哪些元素的化合價升高了，哪些元素的化合價降低了？

碳元素化合價升高，硫元素化合價降低

．
（2）寫出步驟②中溶液A的溶質(zhì)的化學式

BaCl₂

．
（3）寫出利用A溶液制取BaSO₄的化學方程式：

BaCl₂+Na₂SO₄═BaSO₄↓+2NaCl

．
（4）有同學指出，上述步驟②產(chǎn)生有毒氣體H₂S，應將方法加以改進，請你提出改進意見，使該實驗既不產(chǎn)生H₂S，又能獲純凈BaSO₄．請寫有關(guān)化學方程式：

BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S

．

Answer 1

分析：（1）分析該步驟中各物質(zhì)所發(fā)生的變化，確定反應前后各物質(zhì)中元素化合價，找出元素化合價發(fā)生改變的元素，可得到元素化合價升降的結(jié)論；
（2）根據(jù)弱酸鹽能與強酸鹽酸發(fā)生復分解反應，利用復分解反應相互交換成分的特點，可判斷溶液A中的溶質(zhì)；
（3）由溶液A中溶質(zhì)為氯化鋇的結(jié)，利用組成的差別，可選擇含硫酸根離子的可溶性物質(zhì)來反應生成硫酸鋇；
（4）根據(jù)鹽類物質(zhì)的性質(zhì)特點，可溶于水的硫化鋇與可溶性硫酸鹽發(fā)生復分解反應而生成硫酸鋇和另外一種鹽，滿足了不產(chǎn)生硫化氫氣體污染物的要求，按此思路確定反應并寫出反應的化學方程式．

解答：解：（1）雜質(zhì)不參與反應，因此不考慮雜質(zhì)中的元素；而反應前BaSO₄與C中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、+6、-2、0，反應后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、-2、-2、+2，因此可判斷碳元素化合價由0升高至+2，而硫元素的化合價由+6降低至-2，故答案為：碳元素化合價升高，硫元素化合價降低；
（2）硫化鋇與鹽酸反應生成硫化氫氣體，可判斷反應的化學方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此該步反應中所得溶液A中溶質(zhì)為氯化鋇，其化學式為BaCl₂，故答案為：BaCl₂；
（3）根據(jù)復分解反應的特點，若有硫酸鋇生成，應選擇一種含有硫酸根離子的溶液和氯化鋇溶液反應，則選擇稀硫酸、硫酸鈉溶液或者硫酸鉀溶液，
故答案為：BaCl₂+Na₂SO₄═BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化鋇這種鹽與可溶解性硫酸鹽能生成硫酸鋇和另一種鹽，既可避免與鹽酸反應放出有毒氣體硫化氫又可直接轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，因此可采取在步驟②中加入硫酸鈉，反應后過濾并洗滌除去附在固體表面的溶液，得到較為純凈的硫酸鋇，反應的化學方程式為，故答案為：BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．

點評：本題難度較大，主要考查了酸的有關(guān)的化學性質(zhì)，學生應能利用復分解反應及物質(zhì)組成上的差別來選擇試劑，并判斷發(fā)生的化學反應來解答本題．