Question

實驗設計，自然界礦物中一種重晶石礦的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫療等方面應用，課外活動小組同學，用重晶石礦焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇．（設礦物中雜質不與焦炭反應，也不溶于水）部分流程如下：
按要求填空
（1）在步驟①中，哪些元素的化合價升高了，哪些元素的化合價降低了？______．
（2）寫出步驟②中溶液A的溶質的化學式______．
（3）寫出利用A溶液制取BaSO₄的化學方程式：______．
（4）有同學指出，上述步驟②產生有毒氣體H₂S，應將方法加以改進，請你提出改進意見，使該實驗既不產生H₂S，又能獲純凈BaSO₄．請寫有關化學方程式：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）分析該步驟中各物質所發生的變化，確定反應前后各物質中元素化合價，找出元素化合價發生改變的元素，可得到元素化合價升降的結論；
（2）根據弱酸鹽能與強酸鹽酸發生復分解反應，利用復分解反應相互交換成分的特點，可判斷溶液A中的溶質；
（3）由溶液A中溶質為氯化鋇的結，利用組成的差別，可選擇含硫酸根離子的可溶性物質來反應生成硫酸鋇；
（4）根據鹽類物質的性質特點，可溶于水的硫化鋇與可溶性硫酸鹽發生復分解反應而生成硫酸鋇和另外一種鹽，滿足了不產生硫化氫氣體污染物的要求，按此思路確定反應并寫出反應的化學方程式．
解答：解：（1）雜質不參與反應，因此不考慮雜質中的元素；而反應前BaSO₄與C中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、+6、-2、0，反應后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、-2、-2、+2，因此可判斷碳元素化合價由0升高至+2，而硫元素的化合價由+6降低至-2，故答案為：碳元素化合價升高，硫元素化合價降低；
（2）硫化鋇與鹽酸反應生成硫化氫氣體，可判斷反應的化學方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此該步反應中所得溶液A中溶質為氯化鋇，其化學式為BaCl₂，故答案為：BaCl₂；
（3）根據復分解反應的特點，若有硫酸鋇生成，應選擇一種含有硫酸根離子的溶液和氯化鋇溶液反應，則選擇稀硫酸、硫酸鈉溶液或者硫酸鉀溶液，
故答案為：BaCl₂+Na₂SO₄═BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化鋇這種鹽與可溶解性硫酸鹽能生成硫酸鋇和另一種鹽，既可避免與鹽酸反應放出有毒氣體硫化氫又可直接轉化為硫酸鋇，因此可采取在步驟②中加入硫酸鈉，反應后過濾并洗滌除去附在固體表面的溶液，得到較為純凈的硫酸鋇，反應的化學方程式為，故答案為：BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．
點評：本題難度較大，主要考查了酸的有關的化學性質，學生應能利用復分解反應及物質組成上的差別來選擇試劑，并判斷發生的化學反應來解答本題．