Question

15．某化學(xué)興趣小組用如下裝置模擬工業(yè)制備造紙?jiān)�料BaSO₃，并測(cè)定產(chǎn)品純度．

（1）圖1燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．
（2）甲同學(xué)觀察到圖1試管中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀可能含有：
①BaSO₃②BaSO₄．
實(shí)驗(yàn)一：探究白色沉淀的成分
（3）設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：用適量白色沉淀于試管中，加入少量蒸餾水，滴加幾滴品紅溶液	白色沉淀不溶解，溶液呈紅色．
步驟2：往上述試管中滴加足量稀鹽酸，充分振蕩．	若沉淀部分溶解，則含有②．

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定產(chǎn)品純度
（4）取白色沉淀wg于圖2裝置的試管，在分液漏斗中加入鹽酸（可從鹽酸、硝酸、NaOH溶液中選擇一種）．實(shí)驗(yàn)后，測(cè)得C裝置增重mg，根據(jù)此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可計(jì)算出白色沉淀中BaSO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{217m}{64w}$×100%（用含m、w的式子表示）．
若最終測(cè)得的BaSO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，可能的原因是：SO₂未被完全吸收
若最終測(cè)得的BaSO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，可能的原因是：鹽酸揮發(fā)出HCl被C中堿石灰吸收
（5）形成②的原因可能是裝置中殘留的氧氣使Na₂SO₃氧化生成Na₂SO₄，為制備純凈的BaSO₃，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)改進(jìn)圖1裝置的實(shí)驗(yàn)方案：從燒瓶左邊通入氮?dú)馀懦�裝置中的空氣．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體、硫酸鈉和水；
（2）可能二氧化硫被氧化為三氧化硫在溶液中形成硫酸，所以白色沉淀可能是硫酸鋇；
（3）硫酸鋇和亞硫酸鋇都不溶于水，加入鹽酸，亞硫酸鋇沉淀可以溶解，硫酸鋇不溶于鹽酸；
（4）裝置2是利用白色沉淀加入酸溶解生成的二氧化硫氣體干燥后被堿石灰吸收來測(cè)定二氧化硫的質(zhì)量，酸溶解亞硫酸鋇沉淀，所以氫氧化鈉不符合硝酸能氧化亞硫酸鋇，干擾測(cè)定結(jié)果，只能選用稀鹽酸；C裝置增重為二氧化硫的質(zhì)量，依據(jù)元素守恒計(jì)算亞硫酸鋇的質(zhì)量得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；實(shí)驗(yàn)中選用鹽酸溶解沉淀會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大；裝置中生成的二氧化硫氣體不能全部被堿石灰吸收會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏��；
（5）裝置中殘留的氧氣使Na₂SO₃氧化生成Na₂SO₄，所以為制備純凈的BaSO₃，可以將圖1裝置中燒瓶改用三孔塞，其中利用導(dǎo)氣管通入不反應(yīng)的氣體如氮?dú)猓�把裝置中的空氣全部趕到出．

解答 解：（1）亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體、硫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為；Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；
（2）可能二氧化硫被氧化為三氧化硫在溶液中形成硫酸，所以白色沉淀可能是亞硫酸鋇和硫酸鋇．
故答案為：BaSO₄；
（3）用適量白色沉淀于試管中，加入少量蒸餾水，滴加幾滴品紅溶液，白色沉淀不溶解，溶液呈紅色，說明硫酸鋇和亞硫酸鋇都不溶于水，加入鹽酸，亞硫酸鋇沉淀可以溶解，硫酸鋇不溶于鹽酸，沉淀部分溶解證明含有硫酸鋇沉淀，
故答案為：稀鹽酸；沉淀部分溶解；
（4）裝置2是利用白色沉淀加入酸溶解生成的二氧化硫氣體干燥后被堿石灰吸收來測(cè)定二氧化硫的質(zhì)量，酸溶解亞硫酸鋇沉淀，所以氫氧化鈉不符合硝酸能氧化亞硫酸鋇，干擾測(cè)定結(jié)果，只能選用稀鹽酸，C裝置增重為二氧化硫的質(zhì)量，依據(jù)元素守恒計(jì)算亞硫酸鋇的質(zhì)量=$\frac{mg}{64g/mol}$×217g/mol，得到亞硫酸鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{217m}{64}}{W}$×100%=$\frac{217m}{64w}$×100%；裝置中生成的二氧化硫氣體不能全部被堿石灰吸收會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏小，實(shí)驗(yàn)中選用鹽酸溶解沉淀會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大，
故答案為：稀鹽酸；  $\frac{217m}{64w}$×100%；SO₂未被完全吸收；鹽酸揮發(fā)出HCl被C中堿石灰吸收；
（5）裝置中殘留的氧氣使Na₂SO₃氧化生成Na₂SO₄，所以為制備純凈的BaSO₃，可以將圖1裝置中燒瓶改用三孔塞，其中利用導(dǎo)氣管通入不反應(yīng)的氣體如氮?dú)�，把裝置中的空氣全部趕到出，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：裝置中殘留的氧氣使Na₂SO₃氧化生成Na₂SO₄；從燒瓶左邊通入氮?dú)馀懦�裝置中的空氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)分析，現(xiàn)象判斷，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．