Question

某研究性學習小組欲探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應生成BaSO₃沉淀．查閱資料得知常溫下BaSO₃的K_SP為5.48×10^-7，飽和亞硫酸中c（SO

2- 3

）=6.3×10^-8mol^-1．
（1）將0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液滴入飽和亞硫酸中，

 

 （填“能”或“不能”）生成BaSO₃沉淀，原因是

 

 （請寫出必要的推斷過程）．
（2）濃硫酸的沸點為338℃，酒精燈火焰的溫度為400-500℃，甲同學用裝置Ⅰ進行實驗，發(fā)現(xiàn)BaCl₂溶液中出現(xiàn)白色沉淀，且白色沉淀不溶于鹽酸．
①寫出加熱試管中發(fā)生反應的化學方程式：

 

②白色沉淀的化學式是

 

，請用離子方程式表示生成該白色沉淀的可能原因

 

（3）乙同學認為甲同學的裝置不完善，設計了改進裝置Ⅱ進行實驗（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）．

①打開彈簧夾，通入N₂一段時間后關閉彈簧夾
②滴加一定量濃硫酸，加熱A，一段時間后C中未見沉淀生成．操作①的目的是

 

，洗氣瓶B中的試劑是

 

．
（4）丙同學取乙實驗后的C中溶液少許，滴加一種無色溶液，也產(chǎn)生不溶于鹽酸的白色沉淀，丙滴加的試劑可能是

 

．
A．NaOH 溶液    B．Na[Al（OH）₄]溶液    C．H₂O₂ 溶液    D．酸性 KMnO₄ 溶液．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)溶液中Q與Ksp的關系分析；
（2）①加熱試管中發(fā)生反應是Cu與H₂SO₄（濃）反應生成硫酸銅和二氧化硫；
②根據(jù)硫酸的沸點和加熱溫度分析，說明濃硫酸在溫度較高時也能揮發(fā)出H₂SO₄蒸氣，由于BaSO₃能夠溶于鹽酸，根據(jù)元素守恒可知該沉淀只能是BaSO₄，有可能一是揮發(fā)出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應生成的，也有可能是溶液中溶解的氧氣與SO₂作用產(chǎn)生了硫酸，進而得到BaSO₄；
（3）氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，排凈裝置中的空氣中的氧氣，以驗證上述原理是否正確；為除去反應中帶出的霧狀硫酸，可以將氣體通過NaHSO₃溶液；
（4）乙實驗后的C中的溶液會溶有SO₂，題中不溶于鹽酸的白色沉淀應是BaSO₄，滴加一種無色溶液的氧化劑，只能是H₂O₂溶液，新制氯水是黃綠色，酸性KmnO₄溶液是紫色．

解答：解：（1）0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液滴入飽和亞硫酸中沒有沉淀生成，此時溶液中c（Ba²⁺）＜0.1 mol?L^-1，c（SO₃^2-）＜6.3×10^-8mol?L^-1，
其濃度商Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）＜0.1×6.3×10^-8=6.3×10^-9＜Ksp（BaSO₃）=5.48×10^-7；
故答案為：不能；此時溶液中c（Ba²⁺）＜0.1 mol?L^-1，c（SO₃^2-）＜6，3×10^-8mol?L^-1，其濃度商Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）＜0.1×6.3×10^-8=6.3×10^-9＜Ksp（BaSO₃）=5.48×10^-7；
（2）①加熱試管中發(fā)生反應是Cu與H₂SO₄（濃）反應生成硫酸銅和二氧化硫，其反應方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②本小題首先抓住已知信息“濃硫酸的沸點為338℃，加熱時酒精燈火焰的溫度為400℃～500℃”，說明濃硫酸在溫度較高時也能揮發(fā)出H₂SO₄蒸氣，由于BaSO₃能夠溶于鹽酸，根據(jù)元素守恒可知該沉淀只能是BaSO₄，有可能一是揮發(fā)出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應生成BaSO₄：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，也有可能是溶液中溶解的氧氣與SO₂作用產(chǎn)生了硫酸，進而得到BaSO₄：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺，故答案為：BaSO₄；SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓、2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；
（3）操作a通入N₂目的是排出裝置中的O₂，C中未見沉淀生成，說明B中的試劑能吸收揮發(fā)出的H₂SO₄且不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，還不能與SO₂反應，故該試劑應是飽和NaHSO₃溶液，
故答案為：排除裝置內(nèi)的空氣（O₂）；飽和NaHSO₃溶液；
（4）乙實驗后的C中的溶液會溶有SO₂，題中不溶于鹽酸的白色沉淀應是BaSO₄，滴加一種無色氧化劑，只能是H₂O₂溶液，新制氯水是黃綠色，酸性KmnO₄溶液是紫色，
故選：C．

點評：本題是以研究SO₂的性質(zhì)為載體的實驗題，涉及Ksp的應用，方程式的書寫，氧化劑的選擇等，培養(yǎng)了學生靈活運用知識的能力．