关于二氧化硫通入氯化钡溶液有关现象的探究

　　摘要：通过对比实验，探究SO2通入BaCl2溶液中反常现象产生的原因。 　　关键词：二氧化硫；氯化钡溶液；沉淀 　　文章编号：1005－6629(2007)08－0007－02中图分类号：G633.8 文献标识码：C 　　 　　1 问题的产生 　　 　　在教学中常遇到将CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液中的问题，其结论都为没有白色沉淀生成。如上海市88年、91年、95年和全国2000年等高考题中，都有将CO2通入CaCl2溶液不产生白色沉淀的结论，这是无可争议的。但是，若将CO2迁移为SO2，CaCl2迁移为BaCl2溶液，即将SO2通入BaCl2溶液中，是否会有白色沉淀产生呢？这个问题在上海市92年的高考题中就有了答案。原题为： 　　下列说法错误的是 　　A．Na2SO3溶液与BaCl2溶液作用，有白色沉淀生成，加稀HNO3后，沉淀不消失 　　B．将SO2气体通入Ba(OH)2溶液中，有白色沉淀生成 　　C．将SO2气体通入BaCl2溶液中，有白色沉淀生成 　　D．将SO2气体通入用HNO3酸化的BaCl2溶液中，有白色沉淀生成 　　E．将HNO3酸化后的BaCl2试液加入某溶液中，有白色沉淀产生，不能判断该溶液中一定存在SO2-4 　　此题的正确选项为C。另外2000年教育部考试中心的《化学试测题》中也有一题如下： 　　在盛有BaCl2稀溶液的甲、乙两支试管中分别通入SO2至饱和，没有明显的现象，若向甲溶液中加入足量的硝酸，乙试管中加入足量的NaOH溶液，则下列说法正确的是： 　　A．甲、乙两试管都有白色沉淀生成 　　B．甲试管无白色沉淀生成，而乙试管有白色沉淀生成 　　C．甲、乙两试管都无白色沉淀生成 　　D．甲试管有白色沉淀生成，而乙试管无白色沉淀生成 　　在此题中，命题者显然认为“将SO2通入BaCl2溶液中不会产生白色沉淀”。在一些高考化学复习资料中，也出现了“将SO2通入BaCl2溶液中不会产生白色沉淀”的试题。 　　对于“将SO2通入BaCl2溶液中不会产生白色沉淀”问题，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：当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：在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H2SO4，H2SO4与BaCl2反应，生成了BaSO4沉淀。即整个反应过程为： 　　SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4，H2SO4+ 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 　　将0.1mol・L-1、1mol・L-1、5mol・L-1的BaCl2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：用KClO3和MnO2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）.