Question

某研究性學習小組通過下列實驗探究SO₂能否與BaCl₂溶液反應生成BaSO₃沉淀，并制備硫酸銅晶體．完成下列填空．

甲同學用裝置I進行實驗，加熱反應物至沸騰，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

 

；
乙同學設(shè)計了改進裝置Ⅱ進行實驗，檢驗甲同學提出的假設(shè)（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）．
①打開彈簧夾，通入N₂一段時間后關(guān)閉彈簧夾；
②滴加一定量濃硫酸，加熱A，一段時間后C中未見沉淀生成．
（3）操作①的目的是

 

，洗氣瓶B中的試劑是

 

．
（4）該實驗能否檢驗甲同學上述兩種假設(shè)中的任意一種

 

，理由是

 

．
丙同學向反應后的藍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，實驗數(shù)據(jù)記錄如表：

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）若無需再進行第三次稱量，則a的數(shù)值范圍應為

 

．
（6）若加熱后坩堝與固體總質(zhì)量為18.620g，計算x的實測值

 

（保留二位小數(shù)），相對誤差為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)亞硫酸鋇和硫酸鋇在鹽酸中的溶解性分析．
（2）加熱時有少量硫酸揮發(fā)進入氯化鋇溶液；二氧化硫具有還原性，在溶液中能被氧氣生成硫酸；
（3）氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，通氮氣能排凈裝置中的空氣中的氧氣；為除去反應中帶出的霧狀硫酸，可以將氣體通過飽和NaHSO₃溶液；
（4）由于同時改變了兩個變量，無法確定到底是哪個變量的作用；
（5）由于兩次實驗誤差不超過0.001，所以若無需再進行第三次稱量；
（6）坩堝和固體總質(zhì)量的變化值即是水的質(zhì)量，硫酸銅固體的質(zhì)量=第二次稱量的質(zhì)量-坩堝的質(zhì)量，結(jié)合分解方程式計算．

解答： 解：（1）亞硫酸鋇能溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，已知白色沉淀不溶于鹽酸，因此白色沉淀是硫酸鋇，故答案為：BaSO₄；
（2）加熱時有少量硫酸揮發(fā)進入氯化鋇溶液，則硫酸會與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀；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，所以有可能一是揮發(fā)出的H₂SO₄提供的SO₄^2-與Ba²⁺反應生成的，也有可能是溶液中溶解的氧氣與SO₂作用產(chǎn)生了硫酸，進而得到BaSO₄；
故答案為：濃硫酸沸騰蒸出進入氯化鋇溶液生成沉淀；SO₂被氧氣氧化成硫酸生成沉淀；
（3）氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，通入N₂一段時間可以排凈裝置中的空氣中的氧氣，以驗證上述原理是否正確；為除去反應中揮發(fā)出來的霧狀硫酸，可以將氣體通過飽和NaHSO₃溶液；
故答案為：排除裝置內(nèi)的空氣（O₂）；飽和NaHSO₃溶液；
（4）該實驗同時排除了空氣中氧氣的影響和揮發(fā)出來的硫酸的影響，同時改變了兩個變量，無法確定到底是哪個變量的作用，所以不能確定兩種假設(shè)中哪種正確；
故答案為：不能；因為同時改變了兩個變量，無法確定到底是哪個變量的作用；
（5）由于兩次實驗誤差不能超過0.001，則當?shù)诙�次測量的數(shù)據(jù)與第一次數(shù)據(jù)差別在0.001以內(nèi)，則無需再進行第三次稱量，所以a的數(shù)值范圍應為18.621±0.001；
故答案為：18.621±0.001；
（6）坩堝和固體總質(zhì)量的變化值即是水的質(zhì)量，因此失去的結(jié)晶水質(zhì)量為22.700g-18.620g=4.08g，則n（H₂O）=

4.08g

18g/mol

=0.227mol，硫酸銅固體的質(zhì)量=第二次稱量的質(zhì)量-坩堝的質(zhì)量，即18.620g-11.710g=6.910g，則n（CuSO₄）=

6.910g

160g/mol

=0.0432mol，
CuSO₄?xH₂O

加熱  .

 CuSO₄ +x H₂O．
                  1         x
                 0.0432mol   0.227mol
則

1

0.0432mol

=

x

0.227

，解得：x=5.25，
相對誤差為

5.25-5

5

×100%=5%；
故答案為：5.25；5%．

點評：本題是以研究SO₂的性質(zhì)為載體的實驗題，涉及硫酸的性質(zhì)、硫酸根離子的檢驗、實驗方案的評價、物質(zhì)組成的確定、化學計算等，題目綜合性較強，側(cè)重于培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力，題目難度中等．