Question

某研究性学习小组欲探究SO₂能否与BaCl₂溶液反应生成BaSO₃沉淀．查阅资料得知常温下BaSO₃的K_SP为5.48×10^-7，饱和亚硫酸中c（SO

2- 3

）=6.3×10^-8mol^-1．
（1）将0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液滴入饱和亚硫酸中，

 

 （填“能”或“不能”）生成BaSO₃沉淀，原因是

 

 （请写出必要的推断过程）．
（2）浓硫酸的沸点为338℃，酒精灯火焰的温度为400-500℃，甲同学用装置Ⅰ进行实验，发现BaCl₂溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸．
①写出加热试管中发生反应的化学方程式：

 

②白色沉淀的化学式是

 

，请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因

 

（3）乙同学认为甲同学的装置不完善，设计了改进装置Ⅱ进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）．

①打开弹簧夹，通入N₂一段时间后关闭弹簧夹
②滴加一定量浓硫酸，加热A，一段时间后C中未见沉淀生成．操作①的目的是

 

，洗气瓶B中的试剂是

 

．
（4）丙同学取乙实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙滴加的试剂可能是

 

．
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）根据溶液中Q与Ksp的关系分析；
（2）①加热试管中发生反应是Cu与H₂SO₄（浓）反应生成硫酸铜和二氧化硫；
②根据硫酸的沸点和加热温度分析，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H₂SO₄蒸气，由于BaSO₃能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO₄，有可能一是挥发出的H₂SO₄提供的SO₄^2-与Ba²⁺反应生成的，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO₂作用产生了硫酸，进而得到BaSO₄；
（3）氮气性质稳定，排净装置中的空气中的氧气，以验证上述原理是否正确；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过NaHSO₃溶液；
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO₂，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO₄，滴加一种无色溶液的氧化剂，只能是H₂O₂溶液，新制氯水是黄绿色，酸性KmnO₄溶液是紫色．

解答：解：（1）0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液滴入饱和亚硫酸中没有沉淀生成，此时溶液中c（Ba²⁺）＜0.1 mol?L^-1，c（SO₃^2-）＜6.3×10^-8mol?L^-1，
其浓度商Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）＜0.1×6.3×10^-8=6.3×10^-9＜Ksp（BaSO₃）=5.48×10^-7；
故答案为：不能；此时溶液中c（Ba²⁺）＜0.1 mol?L^-1，c（SO₃^2-）＜6，3×10^-8mol?L^-1，其浓度商Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）＜0.1×6.3×10^-8=6.3×10^-9＜Ksp（BaSO₃）=5.48×10^-7；
（2）①加热试管中发生反应是Cu与H₂SO₄（浓）反应生成硫酸铜和二氧化硫，其反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②本小题首先抓住已知信息“浓硫酸的沸点为338℃，加热时酒精灯火焰的温度为400℃～500℃”，说明浓硫酸在温度较高时也能挥发出H₂SO₄蒸气，由于BaSO₃能够溶于盐酸，根据元素守恒可知该沉淀只能是BaSO₄，有可能一是挥发出的H₂SO₄提供的SO₄^2-与Ba²⁺反应生成BaSO₄：SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，也有可能是溶液中溶解的氧气与SO₂作用产生了硫酸，进而得到BaSO₄：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺，故答案为：BaSO₄；SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓、2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺；
（3）操作a通入N₂目的是排出装置中的O₂，C中未见沉淀生成，说明B中的试剂能吸收挥发出的H₂SO₄且不产生新的杂质，还不能与SO₂反应，故该试剂应是饱和NaHSO₃溶液，
故答案为：排除装置内的空气（O₂）；饱和NaHSO₃溶液；
（4）乙实验后的C中的溶液会溶有SO₂，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO₄，滴加一种无色氧化剂，只能是H₂O₂溶液，新制氯水是黄绿色，酸性KmnO₄溶液是紫色，
故选：C．

点评：本题是以研究SO₂的性质为载体的实验题，涉及Ksp的应用，方程式的书写，氧化剂的选择等，培养了学生灵活运用知识的能力．