Question

8．某研究性學(xué)習(xí)小組通過下列實(shí)驗(yàn)探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應(yīng)生成BaSO₃沉淀，并制備硫酸銅晶體．完成下列填空．

（Ⅰ）甲同學(xué)用裝置I進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加熱反應(yīng)物至沸騰，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．
白色沉淀是BaSO₄．
甲同學(xué)就白色沉淀的生成原因提出了兩種假設(shè)，這兩種假設(shè)可能是：①濃硫酸沸騰蒸出進(jìn)入氯化鋇溶液生成沉淀；②SO₂被氧氣氧化成硫酸生成沉淀；
（Ⅱ）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了改進(jìn)裝置Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)甲同學(xué)提出的假設(shè)（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)）．
①打開彈簧夾，通入N₂一段時(shí)間后關(guān)閉彈簧夾；
②滴加一定量濃硫酸，加熱A，一段時(shí)間后C中未見沉淀生成
回答下列問題
（1）操作①的目的是排除裝置內(nèi)的空氣（O₂），洗氣瓶B中的試劑是飽和NaHSO₃溶液．
（2）該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駲z驗(yàn)甲同學(xué)上述兩種假設(shè)中的任意一種不能，理由是因?yàn)橥瑫r(shí)改變了兩個(gè)變量，無法確定到底是哪個(gè)變量的作用．
（Ⅲ）丙同學(xué)向反應(yīng)后的藍(lán)色溶液中加入足量的CuO，過濾后將濾液制成硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O），采用加熱法測定該晶體中結(jié)晶水x的值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：

坩堝質(zhì)量	坩堝與晶體總質(zhì)量	加熱后坩堝與固體總質(zhì)量
		第一次稱量	第二次稱量
11.710g	22.700g	18.621g	a

（1）若無需再進(jìn)行第三次稱量，則a的數(shù)值范圍應(yīng)為18.621±0.001．
（2）若加熱后坩堝與固體總質(zhì)量為18.620g，計(jì)算x的實(shí)測值5.25（保留二位小數(shù)）

Answer 1

分析 （Ⅰ）根據(jù)亞硫酸鋇和硫酸鋇在鹽酸中的溶解性分析；加熱時(shí)有少量硫酸揮發(fā)進(jìn)入氯化鋇溶液；二氧化硫具有還原性，在溶液中能被氧氣生成硫酸；
（Ⅱ）（1）氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，通氮?dú)饽芘艃粞b置中的空氣中的氧氣；為除去反應(yīng)中帶出的霧狀硫酸，可以將氣體通過飽和NaHSO₃溶液；
（2）由于同時(shí)改變了兩個(gè)變量，無法確定到底是哪個(gè)變量的作用；
（Ⅲ）（1）由于兩次實(shí)驗(yàn)誤差不超過0.001，所以若無需再進(jìn)行第三次稱量；
（2）坩堝和固體總質(zhì)量的變化值即是水的質(zhì)量，硫酸銅固體的質(zhì)量=第二次稱量的質(zhì)量-坩堝的質(zhì)量，結(jié)合分解方程式計(jì)算．

解答 解：（Ⅰ）亞硫酸鋇能溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，已知白色沉淀不溶于鹽酸，因此白色沉淀是硫酸鋇，
加熱時(shí)有少量硫酸揮發(fā)進(jìn)入氯化鋇溶液，則硫酸會(huì)與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；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，所以有可能一是揮發(fā)出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應(yīng)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(jìn)而得到BaSO₄；
故答案為：BaSO₄；濃硫酸沸騰蒸出進(jìn)入氯化鋇溶液生成沉淀；SO₂被氧氣氧化成硫酸生成沉淀；
（Ⅱ）（1）氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，通入N₂一段時(shí)間可以排凈裝置中的空氣中的氧氣，以驗(yàn)證上述原理是否正確；為除去反應(yīng)中揮發(fā)出來的霧狀硫酸，可以將氣體通過飽和NaHSO₃溶液；
故答案為：排除裝置內(nèi)的空氣（O₂）；飽和NaHSO₃溶液；
（2）該實(shí)驗(yàn)同時(shí)排除了空氣中氧氣的影響和揮發(fā)出來的硫酸的影響，同時(shí)改變了兩個(gè)變量，無法確定到底是哪個(gè)變量的作用，所以不能確定兩種假設(shè)中哪種正確；
故答案為：不能；因?yàn)橥瑫r(shí)改變了兩個(gè)變量，無法確定到底是哪個(gè)變量的作用；
（Ⅲ）（1）由于兩次實(shí)驗(yàn)誤差不能超過0.001，則當(dāng)?shù)诙�次測量的數(shù)據(jù)與第一次數(shù)據(jù)差別在0.001以內(nèi)，則無需再進(jìn)行第三次稱量，所以a的數(shù)值范圍應(yīng)為18.621±0.001；
故答案為：18.621±0.001；
（2）坩堝和固體總質(zhì)量的變化值即是水的質(zhì)量，因此失去的結(jié)晶水質(zhì)量為22.700g-18.620g=4.08g，則n（H₂O）=$\frac{4.08g}{18g/mol}$=0.227mol，硫酸銅固體的質(zhì)量=第二次稱量的質(zhì)量-坩堝的質(zhì)量，即18.620g-11.710g=6.910g，則n（CuSO₄）=$\frac{6.910g}{160g/mol}$=0.0432mol，
CuSO₄•xH₂O  $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$ CuSO₄ +x H₂O．
                  1         x
                 0.0432mol   0.227mol
則$\frac{1}{0.0432mol}$=$\frac{x}{0.227}$，解得：x=5.25，
故答案為：5.25．

點(diǎn)評 本題是以研究SO₂的性質(zhì)為載體的實(shí)驗(yàn)題，涉及硫酸的性質(zhì)、硫酸根離子的檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)、物質(zhì)組成的確定、化學(xué)計(jì)算等，題目綜合性較強(qiáng)，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，題目難度中等．