Question

20．自然界的矿物中有一种重晶石矿的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、碱和水，纯净的硫酸钡可供医疗等方面应用，某课外活动小组同学，用重晶石和焦炭为原料，制取纯净硫酸钡，部分流程如下（设矿物中杂质不与焦炭反应，也不溶于水）：

按要求填空：
（1）在步骤①中，哪些元素的化合价升高了，哪些元素化合价降低了？碳元素化合价升高、S元素化合价降低．
（2）写出步骤②溶液A中溶质的化学式：BaCl₂．
（3）写出利用溶液A中的溶质主要原料制取BaSO₄的化学方程式：BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl．
（4）有同学指出，上述步骤②产生有毒气体H₂S，应将方法加以改进，请你提出改进意见，使该实验既不产生H₂S又能获得纯净BaSO₄，并写出有关反应的化学方程式．

Answer 1

分析 掌握住常见元素的化合价，根据在单质中元素的化合价为0，化合物中各元素的化合价的代数和为0的原则就可求出某种元素的化合价；弱酸盐能够和强酸发生复分解反应生成一种弱酸，在复分解反应中必须有水、沉淀或气体生成，因此可将生成硫化氢气体的反应换成有沉淀生成的反应即可．

解答 解：（1）由于在硫酸钡中，硫元素是+6价，氧元素是-2价，钡元素是+2价，在单质C中碳元素是0价，而在生成物一氧化碳中碳元素是+2价，氧元素为-2价，在硫化钡中钡是+2价，硫元素为-2价，因此在步骤①碳元素化合价升高、S元素化合价降低；
（2）由于BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此步骤②溶液A中的溶质是氯化钡化学式是：BaCl₂；
（3）根据复分解反应的特点，若有硫酸钡生成，应选择一种含有硫酸根离子的溶液和氯化钡溶液反应，因此我们可以选择稀硫酸、硫酸钠溶液或者硫酸钾溶液，故答案为：BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）根据复分解反应的特点，由于BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S，且不生成有毒气体，因此应该选用可溶性的硫酸盐．所以改进意见是：可在步骤②中加入Na₂SO₄溶液，过滤，洗涤后可得纯净BaSO₄．
答案：（1）碳元素化合价升高、S元素化合价降低；（2）BaCl₂；（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl
（4）可在步骤②中加入Na₂SO₄，过滤、洗涤后可得纯净BaSO₄．

点评 本题难度较大，主要考查了酸的有关的化学性质，及有关元素的化合价的计算，培养学生对有关知识的应用．