(12分〉某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3的KSP为,饱和亚硫酸中
。
(1) 将0.1 mol • L—1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中,_______ (填“能”或“不能”)生成BaSO3沉淀,原因是______________ (请写出必要的推断过程)。
(2) 浓硫酸的沸点为338°C,酒精灯火焰的温度为400〜5000C,甲同学用装置I进行实验,发现BaCl2溶液中出现白色沉淀,且白色沉淀不溶于盐酸。
①写出加热试管中发生反应的化学方程式:_____________________
②白色沉淀的化学式是_______,请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因___________________________________
(3) 乙同学认为甲同学的装置不完善,设计了改进装置II进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
①打开弹簧夹,通入N2—段时间后关闭弹簧夹
②滴加一定量浓硫酸,加热A,一段时间后C中未见沉淀生成。
操作①的目的是_______,洗气瓶B中的试剂是______________。
(4) 丙同学取乙实验后的C中溶液少许,滴加一种无色溶液,也产生不溶于盐酸的白色沉淀,丙滴加的试剂可能是______________。
A.NaOH溶液
B.Na[Al(OH)4]溶液
C.H2O2溶液
D.酸性 KMnO4溶液
(12分)(1)不能(1分)此时溶液中c(Ba2+)<0.1 mol· L-1 , c(SO32-)<6.3×10-8mol· L-1,
其浓度商Q=c(Ba2+)×c(SO32-)<0.1×6.3×10-8=6.3×10-9<Ksp(BaSO3)=5.48×10-7(1分)
(2)① Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4+ SO2↑+ 2H2O(2分)
② BaSO4(1分)
Ba2++ SO42-= BaSO4↓(2分) 2 Ba2++ 2SO2 + O2+2H2O= 2BaSO4↓+ 4H+(2分)
(3)排除装置内的空气(O2)(1分) 饱和NaHSO3溶液(1分) (4)C(1分)
本题考查难溶电解质沉淀溶解平衡。由于溶液冲稀,溶液中c(Ba2+)<0.1 mol· L-1 , c(SO32-)<6.3×10-8mol· L-1,其浓度商Q=c(Ba2+)×c(SO32-)<0.1×6.3×10-8=6.3×10-9<Ksp(BaSO3)=5.48×10-7,故不会生成BaSO3沉淀。(2)①浓硫酸与铜反应的方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+ SO2↑+2H2O②由于SO2与BaCl2溶液作用不产生沉淀,根据酒精灯的的温度,可知,浓硫酸受热气化进入BaCl2溶液,发生反应生成BaSO4沉淀。离子方程式为Ba2++ SO42-= BaSO4↓。(3)通入N2的目的是排除装置内的空气(O2),防止O2和SO2反应生成SO3,影响实验结果。再用饱和NaHSO3溶液除去硫酸蒸汽,防止硫酸蒸汽影响实验结果。(4)乙实验后的C中溶液是BaCl2和亚硫酸混合溶液,加碱或氧化剂都能产生沉淀,但加碱产生的沉淀能溶液于盐酸,且酸性 KMnO4溶液有颜色,故选C,