Question

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。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。

（1）白色沉淀是              。
（2）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                                   ②                               
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。
（3）操作①的目的是               ，集氣瓶B中的試劑是         。
（4）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         ，理由是       。
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)記錄如下：

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

 
（5）若無需再進(jìn)行第三次稱量，則a的數(shù)值范圍應(yīng)為                  。
（6）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     （保留二位小數(shù)），相對誤差      。

Answer 1

（1）BaSO₄（2分）；
（2）①濃硫酸沸騰蒸出進(jìn)入氯化鋇溶液生成沉淀（1分）
②SO₂被氧氣氧化成硫酸生成沉淀（1分）
（3）排除裝置內(nèi)的空氣（O₂）（1分） 飽和NaHSO₃溶液（1分）
（4）不能（1分），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。（1分）
（5）18.621±0.001 （1分）
（6）5.25 （2分）     +5%（1分）

試題分析：（1）白色沉淀不溶于鹽酸，因此白色沉淀是硫酸鋇。
（2）根據(jù)硫酸的沸點(diǎn)和加熱溫度分析，說明濃硫酸在溫度較高時(shí)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(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；
（3）氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定，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)中帶出的霧狀硫酸，可以將氣體通過飽和NaHSO₃溶液；
（4）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。
（5）由于兩次實(shí)驗(yàn)誤差不能超過0.001，所以若無需再進(jìn)行第三次稱量，則a的數(shù)值范圍應(yīng)為18.621±0.001。
（6）若加熱后坩堝與固體總質(zhì)量為18.620g，因此失去的結(jié)晶水質(zhì)量為22.700g －18.620g＝4.08g，水的物質(zhì)的量是0.227mol。晶體的質(zhì)量為22.700g－11.710g＝10.99g，則×x＝0.227
解得x＝5.25，因此相對誤差為×100%＝5%。