二氧化硫与氯化钡生成沉淀的各种探究

第1页共5页化学二氧化硫与氯化钡生成沉淀的各种探究湘潭市湘潭市第十八中学李客喜一、问题的产生在几年高三教学中，我发现学生每次遇到二氧化硫、二氧化碳与氯化钡溶液是否产生沉淀的问题，学生一般错误认为会有亚硫酸钡沉淀和碳酸钡沉淀的产生，根据弱酸不能制强酸的原理，学生理解了不能产生沉淀的原因，为了让学生更加直观地了解，笔者做了实验进行探究。例1：将SO2气体通入BaCl2溶液至饱和，未见有沉淀生成，继续通入另一种气体仍无沉淀产生，则通入的气体可能是（B）A、O2B、CO2C、Cl2D、SO3试题分析：二氧化硫、氧气通入氯化钡溶液生成硫酸钡沉淀，反应为2SO2+O2+2BaCl2+2H2O=2BaSO4↓+4HCl；二氧化硫、氯气通入氯化钡溶液生成硫酸钡沉淀，反应为SO2+Cl2+2H2O+BaCl2=BaSO4↓+4HCl；三氧化硫能与氯化钡溶液生成硫酸钡，反应为SO3+H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HCl。当笔者在实验验证时，出现了意想不到的现象当二氧化硫通入氯化钡溶液时出现了明显的白色混浊物。笔者开始认为可能是所用的氯化钡不够稀，于是另取稀释后的氯化钡溶液通入二氧化硫仍然有白色混浊物；后来笔者有认为可能是所用的氯化钡溶液不纯，于是从实验室重新取氯化钡分析纯配成溶液，再通入二氧化硫仍然有白色混浊第2页共5页物，还发现时间越长产生的沉淀越多。二氧化硫通入氯化钡溶液的现象的判断一直是高中实验探究的重点。为了是学生在原理上理解该实验的本质，为了弄清原因，结合教学设计一套探究二氧化硫气体通入氯化钡溶液的有关实验，帮助学生理解，并对该问题进行深入的分析与探究。二、初步判断沉淀的成分及产生沉淀的可能原因1、分析与猜想推测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。第3页共5页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！后来这个设计我在高三练习题中发现了，我相当意外，突然有一种感觉很多我们高三的习题来自于很多科研问题，也告诉我作为一名高中老师要关注科研方面的知识，来拓展学生的知识，应对教学中的问题至关重要！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。第4页共5页三、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。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第5页共5页[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)注本文节选自：乔月东，关于二氧化硫通入氯化钡溶液有关现象的探究，载《化学教学》，2007年8月