Question

15．小明在查阅资料时看到这样一段话：“二氧化硫能使紫红色KMnO₄溶液变成无色溶液，反应方程式为：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄．
（1）方程式中最后一种物质的化学式印刷不清楚，小明根据上下文了解到该物质是一种常见的酸，请根据已学知识推测其化学式为：H₂SO₄，高锰酸钾中Mn元素化合价为+75SO₂中“5”的含义是5个二氧化硫分子
（2）信息提示：硫酸钾是由K⁺和SO₄^2-构成．硫酸钾溶液呈无色，盐溶液的颜色通常是由构成它的离子决定的．根据资料及信息提示，KMnO₄溶液呈现的紫红色可能是由MnO₄^-（填离子符号）离子表现出来的．
（3）现将H₂SO₄、Ba（OH）₂、Na₂CO₃三种物质同时加入到足量的水中，充分反应后过滤，得白色沉淀B和无色溶液A，经测定溶液pH＜7．信息：（1）硫酸钡不溶于水也不溶于酸（2）碳酸钡不溶于水，但能溶于酸

据此判断：溶液A中一定存在粒子有H⁺、Na⁺、SO₄^2- 白色固体B属于纯净物（填“纯净物”或“混合物”）．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律可知，化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质的过程．在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变．根据二氧化硫能使KMnO₄溶液褪色的化学方程式和质量守恒定律就可计算出生成物各元素的原子个数与反应物各元素的原子个数之差，然后除以2，就是最后一种物质的化学式中含有的元素的原子个数；锰元素化合价可由化学式中各元素化合价代数和为零解决，化学式前的数字表示的是分子个数．
（2）高锰酸钾的阳离子是K+（钾离子），它的阴离子是MnO4-（高锰酸根离子），高锰酸钾溶液呈紫红色，这是由于当中的MnO4-离子在水溶液中呈紫红色．只要物质含有高锰酸根离子，那么该物质的水溶液就呈紫红色．
（3）根据A的pH＜7，则可以确定硫酸有剩余；根据硫酸与氢氧化钡、碳酸钠的反应即可确定A中一定存在的离子；碳酸钡能与硫酸反应据此即可确定白色沉淀的成分，成分确定了则物质的分类就确定了；根据PH试纸的使用方法回答②即可．

解答 解：（1）根据质量守恒定律和化学方程式5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2（　　）可知，最后一种物质的化学式中应含有的S元素的原子个数为：（5-1-2）÷2=1，O元素的原子个数为：（5×2+2×4+2-4-2×4）÷2=4，K元素的原子个数为：（2-2）÷2=0，Mn元素的原子个数为：（2-2）÷2=0，H元素的原子个数为：2×2÷2=2；故最后一种物质的化学式为H₂SO₄；锰元素化合价可由化学式中各元素化合价代数和为零解决，化学式前的数字表示的是分子个数．
故答案为：H₂SO₄；+7；5个二氧化硫分子；
（2）根据反应的化学方程式，反应前溶液中的离子有：K⁺、MnO₄^-，反应后溶液中的离子有：K⁺、SO₄^2-、Mn²⁺，反应后溶液无色，说明K⁺、SO₄^2-、Mn²⁺无色，可得呈现的紫红色是MnO₄^-，
故答案为：MnO₄^-
（3）因为溶液A的pH＜7，
所以硫酸有剩余；
则氢氧化钡和碳酸钠全部反应，硫酸与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水，硫酸与碳酸钠反应生成硫酸钠水和二氧化碳；
则A中离子为：H⁺、Na⁺、SO₄²-；
因为硫酸剩余，
所以，不可能存在碳酸钡；
故白色沉淀只有硫酸钡，则白色沉淀的纯净物；
故答案为：
H⁺、Na⁺、SO₄^2-；纯净物．

点评 此题主要是考查学生的综合分析能力，不但要求学生具备有关化合物的基础知识，而且要有实验操作的经历和分析、解决化学实验问题的能力．解题时需要认真分析题目给出的条件，结合碳酸钡沉淀和硫酸钡沉淀的性质不同，即可判断出原固体中含有的物质．