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，發現BaCl₂溶液中出現白色沉淀，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，這兩種假設可能是：
①                                   ②                               
乙同學設計了改進裝置Ⅱ進行實驗，檢驗甲同學提出的假設（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               ，集氣瓶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晶水x的值，實驗數據記錄如下：

坩堝質量	坩堝與晶體總質量	加熱后坩堝與固體總質量
		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的數值范圍應為                  。
（6）若加熱后坩堝與固體總質量為18.620g，計算x 的實測值     （保留二位小數），相對誤差      。

Answer 1

（1）BaSO₄（2分）；
（2）①濃硫酸沸騰蒸出進入氯化鋇溶液生成沉淀（1分）
②SO₂被氧氣氧化成硫酸生成沉淀（1分）
（3）排除裝置內的空氣（O₂）（1分） 飽和NaHSO₃溶液（1分）
（4）不能（1分），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。（1分）
（5）18.621±0.001 （1分）
（6）5.25 （2分）     +5%（1分）

解析試題分析：（1）白色沉淀不溶于鹽酸，因此白色沉淀是硫酸鋇。
（2）根據硫酸的沸點和加熱溫度分析，說明濃硫酸在溫度較高時也能揮發出H₂SO₄蒸氣，由于BaSO₃能夠溶于鹽酸，根據元素守恒可知該沉淀只能是BaSO₄，有可能一是揮發出的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作用產生了硫酸，進而得到BaSO₄；
（3）氮氣性質穩定，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能超過0.001，所以若無需再進行第三次稱量，則a的數值范圍應為18.621±0.001。
（6）若加熱后坩堝與固體總質量為18.620g，因此失去的結晶水質量為22.700g －18.620g＝4.08g，水的物質的量是0.227mol。晶體的質量為22.700g－11.710g＝10.99g，則×x＝0.227
解得x＝5.25，因此相對誤差為×100%＝5%。
考點：考查實驗方案設計與探究、硫酸銅晶體結晶水含量的計算