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二氧化硫与氯化钡溶液为何生成沉淀?
作者:乔月东    文章来源:《化学教学》2007.8    点击数:    更新时间:2007-12-19

   1、问题的提出

一般认为:“将SO2通入BaCl2溶液中不会产生白色沉淀”,常见的解释是:因为SO2的水溶液即亚硫酸的酸性较盐酸弱,所以SO2不可能与BaCl2溶液发生复分解反应生成BaSO3沉淀。

但当笔者在用实验验证时,出现了意想不到的现象:SO2通入BaCl2溶液中时,溶液中出现了明显的白色浑浊物!笔者先是怀疑BaCl2溶液不够稀,于是将BaCl2溶液稀释,但是再次通入SO2时仍有白色浑浊物生成。笔者又怀疑上述现象可能是因为使用了不纯的BaCl2溶液造成的,于是改用尚未开封的一瓶分析纯BaCl2重新配制溶液,通入SO2气体后,溶液中仍出现相同的实验现象,且通入SO2的时间越长,浑浊现象越明显。

为了弄清原因,笔者在同行的帮助下对该问题进行了深入的分析与探究。

2、实验探究

2.1 初步判断沉淀的成分及产生沉淀的可能原因

将实验所得的白色沉淀经离心分离后,加入足量的稀盐酸溶液,沉淀不溶解,也无气体产生,在将其加入足量的稀硝酸溶液中,依然无明显现象。

根据沉淀的颜色及其既不溶于盐酸也不溶于稀硝酸可以判断,此沉淀不是BaSO3,与BaSO4的性质相同。

那么沉淀是如何产生的呢?在和同事探讨时,我们想到了氢氧化亚铁的制备问题。会不会是溶解在溶液中的氧气作怪呢?并进一步作出了大胆的猜测:SO2通入BaCl2溶液时,有部分SO2与溶液中的水反应,生成的H2SO3被溶解在溶液中的O2氧化为H2SO4H2SO4BaCl2反应,生成了BaSO4沉淀。

即整个反应过程为:

SO2+H2O=H2SO32H2SO3+O2=2H2SO4H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

O2应该来自空气,且配制时间越长的BaCl2溶液溶解的氧气量越多,通入二氧化硫气体后越容易产生浑浊现象。另外制备的SO2也可能混有空气。

为了验证上述猜想是否合理,我们进行了进一步的实验。

2.2 实验验证

0.1mol·L-11mol·L-15mol·L-1BaCl2溶液煮沸,冷却,并及时滴加少量苯液封,使之与空气尽可能隔绝,然后再分别向三种溶液中缓缓通入制备的SO2气体,三溶液中仍出现了浑浊现象,但浑浊程度很轻微。

为何仍有轻微的浑浊?经过和同事的再三讨论,推测可能是SO2中残留有少量的空气。为了验证这一点,反应开始前,先向二氧化硫的制取装置中通入足量纯净的二氧化碳气体,将装置内的空气排尽,然后再将SO2通入BaCl2溶液中,我们惊喜地发现,BaCl2溶液中不再产生浑浊现象!

至此,关于SO2通入BaCl2溶液中时产生沉淀原因的猜想被完全证实。

3、问题的反思

在通常的实验过程中,很难做到将反应体系与空气隔绝,也不可能阻止空气在溶液中的溶解,所以在通常状况下,向BaCl2溶液中通入SO2气体时,会产生浑浊现象,将CO2通入CaCl2溶液时的现象类比迁移到SO2通入BaCl2溶液中就会得出与实验事实相悖的结论。归根溯源,造成错误的主要原因是忽视了二氧化碳与二氧化硫性质的差异。

化学是一门研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学,实验又是化学赖以生存和不断发展的基础。而实验现象是物质发生变化的客观反映,物质性质是多样的,变化是复杂的,在进行验证性实验或探索性实验中,物质在发生主要变化的同时,往往还可能发生其它反应,在影响物质变化的因素中,既有内在因素,又有外界因素。例如:KClO3MnO2制取O2的反应中,制得的气体会有刺激性气味,说明不是纯O2,而残留的固体中往往能看到紫色物质,说明MnO2发生了变化;再如,用无水乙醇和浓硫酸混合制乙烯的实验中,温度不同得到的气体产物则不同,其反应混合液会变黑等等。试题的设计是一门科学,作为试题应该科学严谨,特别是化学试题,对实验现象的描述,应考虑各种因素和可能出现的情况,要使实验现象准确,符合客观事实,最好经过实验验证,切忌纸上谈兵。

参考文献:

[1]陈基福、朱云祖、洪东府.《十年高考试题分析·化学册》.上海:科技教育出版社,1999

[2]任志鸿.《新编高中总复习优化设计·教学指导·化学》.北京:西苑出版社,2000:69.145

[3]吴万用.《高中化学知识点与能力训练手册》.大连:理工大学出版社,1999:476)

(注本文节选自:乔月东,关于二氧化硫通入氯化钡溶液有关现象的探究,载《化学教学》,20078月)

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