Question

5．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究硫酸鋇與焦炭反應(yīng)的產(chǎn)物．
（1）用如圖裝置探究氣體產(chǎn)物為CO和CO₂的混合氣體．

①裝置B的作用是排除SO₂的干擾．
②裝置C的作用是檢驗(yàn)CO₂．
③裝置D中盛放的藥品為NaOH溶液，裝置E中盛放的藥品為濃硫酸．
④能證明有CO生成的現(xiàn)象是裝置F中黑色的氧化銅變?yōu)榧t色銅，且G中澄清石灰水變渾濁．
（2）探究固體產(chǎn)物
[查閱資料]硫酸鋇與焦炭反應(yīng)的固體產(chǎn)物可能是硫化鋇或亞硫酸鋇．硫化鋇微溶于水，亞硫酸鋇難溶于水，且硫化鋇和亞硫酸鋇都能與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)．
[實(shí)驗(yàn)方案]取實(shí)驗(yàn)后A中殘留的固體分別裝于2支試管中，設(shè)計(jì)如下兩種方案驗(yàn)證固體產(chǎn)物的成分：

方案	操作過程及現(xiàn)象
甲	向第l支試管中滴加稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入溴水中，溴水褪色
乙	向第2支試管中滴加稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體分別通入品紅溶液、CuSO4溶液中，品紅溶液無變化，CuSO4溶液中產(chǎn)生黑色沉淀

[實(shí)驗(yàn)評價(jià)]
①上述實(shí)驗(yàn)方案中，能確認(rèn)固體產(chǎn)物成分的是方案乙（填“甲”或“乙”）．
②方案乙中產(chǎn)生黑色沉淀的離子反應(yīng)方程式為Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．
（3）經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，硫酸鋇與焦炭在加熱條件下反應(yīng)生成氣體的平均相對分子質(zhì)量為$\frac{100}{3}$，固體產(chǎn)物為硫化鋇．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：BaSO₄+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$BaS+2CO↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 裝置A硫酸鋇和碳加熱反應(yīng)生成的氣體通過裝置B中高錳酸鉀溶液吸收二氧化硫氣體，裝置C檢驗(yàn)生成二氧化碳的生成，CO通過裝置F轉(zhuǎn)化為CO₂，再用澄清石灰水檢驗(yàn)，所以裝置D中盛放的是足量堿溶液，用于吸收CO₂，裝置E中盛放的是濃硫酸，用于干燥CO，裝置F中一氧化碳還原氧化銅生成紅色銅和二氧化碳，通過裝置G澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的生成最后剩余一氧化碳收集處理，
（1）①由元素守恒可知?dú)怏w產(chǎn)物可能為CO、SO₂、CO₂，所以要驗(yàn)證氣體產(chǎn)物為CO、CO₂的混合物，必須用酸性KMnO₄溶液來排除SO₂對CO₂的干擾；
②CO₂能使澄清石灰水變渾濁，所以裝置C用于檢驗(yàn)CO₂；
③CO通過裝置F轉(zhuǎn)化為CO₂，再用澄清石灰水檢驗(yàn)，所以裝置D中盛放的是足量堿溶液，用于吸收CO₂，裝置E中盛放的是濃硫酸，用于干燥CO；
④在加熱下CuO與CO反應(yīng)生成Cu、CO₂，CO₂與G中澄清石灰水反應(yīng)而出現(xiàn)渾濁；
（2）①方案甲：BaS與鹽酸反應(yīng)生成的H₂S以及BaSO₃與鹽酸反應(yīng)生成SO₂都具有還原性，都能使溴水褪色；
方案乙：將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，無顏色變化，說明沒有生成SO₂，再通入CuSO₄溶液中產(chǎn)生黑色沉淀，說明有H₂S生成；
②方案乙中產(chǎn)生黑色沉淀的反應(yīng)是硫化氫和硫酸銅溶液反應(yīng)生成黑色沉淀硫化銅；
（3）設(shè)混合氣體中CO、CO₂的物質(zhì)的量分別為xmol，ymol，則有$\frac{28x+44y}{x+y}$=$\frac{100}{3}$，解得x：y=2：1，結(jié)合元素化合價(jià)變化計(jì)算電子轉(zhuǎn)移，根據(jù)電子守恒書寫得到硫酸鋇和焦炭在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①硫酸鋇與焦炭反應(yīng)的產(chǎn)物，由元素守恒可知?dú)怏w產(chǎn)物除CO、CO₂外，可能含SO₂，要驗(yàn)證氣體產(chǎn)物為CO、CO₂的混合物，必須用酸性KMnO₄溶液吸收SO₂，防止對檢驗(yàn)CO₂的產(chǎn)生干擾，所以裝置B的作用為：排除SO₂的干擾，
故答案為：排除SO₂的干擾；
②生成的混合氣體中含一氧化碳和二氧化碳，其中的CO₂能使澄清石灰水變渾濁，所以氣體通過裝置C若變渾濁說明含二氧化碳?xì)怏w，裝置C的作用是用于檢驗(yàn)CO₂，
故答案為：檢驗(yàn)CO₂；
③干燥的CO通過裝置F中氧化銅加熱發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO₂，再用澄清石灰水檢驗(yàn)，所以進(jìn)入裝置F中 的氣體中不能喊二氧化碳和水蒸氣，需要裝置D中盛放的氫氧化鈉溶液吸收可能剩余的二氧化碳?xì)怏w，所以裝置D中是足量氫氧化鈉溶液，用于吸收CO₂，裝置E中盛放的是濃硫酸，用于干燥CO，
故答案為：NaOH溶液；濃硫酸；
④在加熱下CuO與CO反應(yīng)生成Cu、CO₂，CO₂與G中澄清石灰水反應(yīng)而出現(xiàn)渾濁，所以當(dāng)裝置F中黑色的氧化銅變?yōu)榧t色銅，且G中澄清石灰水變渾濁表明產(chǎn)物中有CO，
故答案為：裝置F中黑色的氧化銅變?yōu)榧t色銅，且G中澄清石灰水變渾濁；
（2）①方案甲：BaS與鹽酸反應(yīng)生成的H₂S以及BaSO₃與鹽酸反應(yīng)生成SO₂都具有還原性，都能使溴水褪色，不能確定固體產(chǎn)物成分；
方案乙：將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，無顏色變化，說明沒有生成SO₂，再通入CuSO₄溶液中產(chǎn)生黑色沉淀，說明有H₂S生成，能確定固體產(chǎn)物是BaS，
故答案為：乙；
②方案乙中產(chǎn)生黑色沉淀的離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺；
（4）設(shè)混合氣體中CO、CO₂的物質(zhì)的量分別為xmol，ymol，
則平均相對分子質(zhì)量有$\frac{28x+44y}{x+y}$=$\frac{100}{3}$，
解得x：y=2：1，說明生成CO和CO2物質(zhì)的量之比為2：1，
結(jié)合元素化合價(jià)變化計(jì)算電子轉(zhuǎn)移，根據(jù)電子守恒書寫得到硫酸鋇和焦炭在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BaSO₄+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$BaS+2CO↑+CO₂↑，
故答案為：BaSO₄+3C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$BaS+2CO↑+CO₂↑．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，意在考查考生的基本實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評價(jià)能力，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．