關(guān)于二氧化硫通入氯化鋇溶液有關(guān)現(xiàn)象的探究
2007-12-31 00:00:00喬月東
化學教學 2007年8期
摘要：通過對比實驗，探究SO2通入BaCl2溶液中反常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
關(guān)鍵詞：二氧化硫；氯化鋇溶液；沉淀
文章編號：1005－6629(2007)08－0007－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C
1 問題的產(chǎn)生
在教學中常遇到將CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液中的問題，其結(jié)論都為沒有白色沉淀生成。如上海市88年、91年、95年和全國2000年等高考題中，都有將CO2通入CaCl2溶液不產(chǎn)生白色沉淀的結(jié)論，這是無可爭議的。但是，若將CO2遷移為SO2，CaCl2遷移為BaCl2溶液，即將SO2通入BaCl2溶液中，是否會有白色沉淀產(chǎn)生呢？這個問題在上海市92年的高考題中就有了答案。原題為：
下列說法錯誤的是
A．Na2SO3溶液與BaCl2溶液作用，有白色沉淀生成，加稀HNO3后，沉淀不消失
B．將SO2氣體通入Ba(OH)2溶液中，有白色沉淀生成
C．將SO2氣體通入BaCl2溶液中，有白色沉淀生成
D．將SO2氣體通入用HNO3酸化的BaCl2溶液中，有白色沉淀生成
E．將HNO3酸化后的BaCl2試液加入某溶液中，有白色沉淀產(chǎn)生，不能判斷該溶液中一定存在SO2-4
此題的正確選項為C。另外2000年教育部考試中心的《化學試測題》中也有一題如下：
在盛有BaCl2稀溶液的甲、乙兩支試管中分別通入SO2至飽和，沒有明顯的現(xiàn)象，若向甲溶液中加入足量的硝酸，乙試管中加入足量的NaOH溶液，則下列說法正確的是：
A．甲、乙兩試管都有白色沉淀生成
B．甲試管無白色沉淀生成，而乙試管有白色沉淀生成
C．甲、乙兩試管都無白色沉淀生成
D．甲試管有白色沉淀生成，而乙試管無白色沉淀生成
在此題中，命題者顯然認為“將SO2通入BaCl2溶液中不會產(chǎn)生白色沉淀”。在一些高考化學復(fù)習資料中，也出現(xiàn)了“將SO2通入BaCl2溶液中不會產(chǎn)生白色沉淀”的試題。
對于“將SO2通入BaCl2溶液中不會產(chǎn)生白色沉淀”問題，常見的解釋是：因為SO2的水溶液即亞硫酸的酸性較鹽酸弱，所以SO2不可能與BaCl2溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成BaSO3沉淀。
但當筆者在用實驗驗證時，出現(xiàn)了意想不到的現(xiàn)象：當SO2通入BaCl2溶液中時，溶液中出現(xiàn)了明顯的白色渾濁物！筆者先是懷疑BaCl2溶液不夠稀，于是將BaCl2溶液稀釋，但是再次通入SO2時仍有白色渾濁物生成。筆者又懷疑上述現(xiàn)象可能是因為使用了不純的BaCl2溶液造成的，于是改用尚未開封的一瓶分析純BaCl2重新配制溶液，通入SO2氣體后，溶液中仍出現(xiàn)相同的實驗現(xiàn)象，且通入SO2的時間越長，渾濁現(xiàn)象越明顯。
為了弄清原因，筆者在同行的幫助下對該問題進行了深入的分析與探究。
2 實驗探究
2.1初步判斷沉淀的成分及產(chǎn)生沉淀的可能原因
將實驗所得的白色沉淀經(jīng)離心分離后，加入足量的稀鹽酸溶液，沉淀不溶解，也無氣體產(chǎn)生，在將其加入足量的稀硝酸溶液中，依然無明顯現(xiàn)象。
根據(jù)沉淀的顏色及其既不溶于鹽酸也不溶于稀硝酸可以判斷，此沉淀不是BaSO3，與BaSO4的性質(zhì)相同。
那么沉淀是如何產(chǎn)生的呢？在和同事探討時，我們想到了氫氧化亞鐵的制備問題。會不會是溶解在溶液中的氧氣作怪呢？并進一步作出了大膽的猜測：在SO2通入BaCl2溶液時，有部分SO2與溶液中的水反應(yīng)，生成的H2SO3被溶解在溶液中的O2氧化為H2SO4，H2SO4與BaCl2反應(yīng)，生成了BaSO4沉淀。即整個反應(yīng)過程為：
SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4，H2SO4+ BaCl2=BaSO4↓+2HCl。
O2應(yīng)該來自空氣，且配制時間越長的BaCl2溶液溶解的氧氣量越多，通入二氧化硫氣體后越容易產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象。另外制備的SO2也可能混有空氣。
為了驗證上述猜想是否合理，我們進行了進一步的實驗。
2.2 實驗驗證
將0.1mol·L-1、1mol·L-1、5mol·L-1的BaCl2溶液煮沸，冷卻，并及時滴加少量苯液封，使之與空氣盡可能隔絕，然后再分別向三種溶液中緩緩?fù)ㄈ胫苽涞腟O2氣體，三溶液中仍出現(xiàn)了渾濁現(xiàn)象，但渾濁程度很輕微。
為何仍有輕微的渾濁？經(jīng)過和同事的再三討論，推測可能是SO2中殘留有少量的空氣。為了驗證這一點，反應(yīng)開始前，先向二氧化硫的制取裝置中通入足量純凈的二氧化碳氣體，將裝置內(nèi)的空氣排盡，然后再將SO2通入BaCl2溶液中，我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，BaCl2溶液中不再產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象！
至此，關(guān)于SO2通入BaCl2溶液中時產(chǎn)生沉淀原因的猜想被完全證實。
3 問題的反思
在通常的實驗過程中，很難做到將反應(yīng)體系與空氣隔絕，也不可能阻止空氣在溶液中的溶解，所以在通常狀況下，向BaCl2溶液中通入SO2氣體時，會產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，將CO2通入CaCl2溶液時的現(xiàn)象類比遷移到SO2通入BaCl2溶液中就會得出與實驗事實相悖的結(jié)論。歸根溯源，造成錯誤的主要原因是忽視了二氧化碳與二氧化硫性質(zhì)的差異。
化學是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學，實驗又是化學賴以生存和不斷發(fā)展的基礎(chǔ)。而實驗現(xiàn)象是物質(zhì)發(fā)生變化的客觀反映，物質(zhì)性質(zhì)是多樣的，變化是復(fù)雜的，在進行驗證性實驗或探索性實驗中，物質(zhì)在發(fā)生主要變化的同時，往往還可能發(fā)生其它反應(yīng)，在影響物質(zhì)變化的因素中，既有內(nèi)在因素，又有外界因素。例如：用KClO3和MnO2制取O2的反應(yīng)中，制得的氣體會有刺激性氣味，說明不是純O2，而殘留的固體中往往能看到紫色物質(zhì)，說明MnO2發(fā)生了變化；再如，用無水乙醇和濃硫酸混合制乙烯的實驗中，溫度不同得到的氣體產(chǎn)物則不同，其反應(yīng)混合液會變黑等等。試題的設(shè)計是一門科學，作為試題應(yīng)該科學嚴謹，特別是化學試題，對實驗現(xiàn)象的描述，應(yīng)考慮各種因素和可能出現(xiàn)的情況，要使實驗現(xiàn)象準確，符合客觀事實，最好經(jīng)過實驗驗證，切忌紙上談兵。
參考文獻：
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