是否曾经在化学实验中将二氧化硫(SO?)通入氯化钡(BaCl?)溶液,本以为不会有明显变化,却意外发现了白色沉淀???这个看似简单的反应,背后其实藏着不少值得探讨的化学奥秘。今天,我们就来深入解析「SO2通入氯化钡产生沉淀的缘故」,并厘清各种实验条件下的不同现象及其背后的机理。
??领会基础:为什么学说上“不反应”?
热力学和电离平衡的角度看,SO?通入BaCl?溶液??通常不会直接生成亚硫酸钡(BaSO?)沉淀??。
???强酸制弱酸规则??:即使SO?与水生成亚硫酸(H?SO?),其酸性也弱于盐酸(HCl)。假设发生反应:SO?+BaCl?+H?O→BaSO?↓+2HCl,但生成的HCl会立即溶解BaSO?(BaSO?+2HCl→BaCl?+SO?↑+H?O),使得反应无法正向进行。
???离子浓度不足??:亚硫酸是弱酸,分步电离,其中第二步电离(HSO???H?+SO?2?)程度非常微弱,导致溶液中的SO?2?离子浓度极低,难以达到BaSO?的溶度积(Ksp),因此无法形成沉淀。
??那么,实验中观察到的沉淀是什么?
然学说上不反应,为何许多实验者却观察到了白色浑浊或沉淀呢?这主要源于下面内容两种情况:
1.
?溶液中有溶解氧参与(最常见的缘故)??
SO?溶于水形成的H?SO?不稳定,若溶液中含有氧气(O?),会将其缓慢氧化成硫酸(H?SO?)。
?2H?SO?+O?→2H?SO?
硫酸是强酸,能完全电离出SO?2?,与Ba2?结合生成??硫酸钡(BaSO?)白色沉淀??,此沉淀不溶于酸。
?H?SO?+BaCl?→BaSO?↓+2HCl
2.
?特定浓度下的争议与可能性??
需要关注的是,有研究(如2024年浙江高考化学题中的计算)表明,在??较高浓度??(例如0.40mol/L)的BaCl?溶液与新制H?SO?溶液混合时,离子积可能超过BaSO?的Ksp,??学说上有可能生成亚硫酸钡沉淀??。但这通常需要严格控制无氧环境,否则生成的少量BaSO?也会迅速被氧化或溶解,在实际的中学实验室环境中很难单纯以此解释沉淀现象。
了更清晰地领会不同条件下的产物,可以参考下表:
实验条件
是否产生沉淀?
沉淀成分
主要缘故分析
??SO?通入BaCl?溶液(常规)??
通常否
–
强酸(HCl)抑制,SO?2?浓度低
??有氧气存在??
??是??
??BaSO???
H?SO?被O?氧化为H?SO?
??加入氧化剂(如H?O?、HNO?)??
??是??
??BaSO???
SO?/HSO??被迅速氧化为SO?2?
??先加入碱(如NaOH、NH?)??
??是??
??BaSO???
碱中和H?,促进SO?吸收和SO?2?生成,达到浓度积
??怎样通过实验验证并探究?
亲眼见证并弄清楚沉淀的成因吗?你可以尝试下面内容技巧:
???证明沉淀是BaSO?而非BaSO?:??
???加入稀盐酸??:取少量沉淀,加入稀盐酸。??如果沉淀不溶解??,则证明是BaSO?(由于BaSO?会溶解并释放SO?气体)。
???氧化剂验证??:在通入SO?之前,先向BaCl?溶液中加入少量??双氧水(H?O?)??或其它氧化剂,会??立即产生大量白色沉淀??,由于SO?直接被氧化为SO?2?。?SO?+H?O?→H?SO?
?H?SO?+BaCl?→BaSO?↓+2HCl
???创新生成BaSO?的条件:??
???先加碱法??:向BaCl?溶液中??先通入氨气(NH?)??或加入氢氧化钠(NaOH),使溶液呈碱性,再通入SO?。碱性环境会消耗掉反应中生成的H?,促使SO?转化为SO?2?,从而顺利生成??BaSO?沉淀??。?2NH?+SO?+H?O+BaCl?→BaSO?↓+2NH?Cl
??独家见解与核心要点把握
我个人看来,SO?与BaCl?反应的“异常”现象,恰恰是化学??学说与现实复杂性的完美结合??。它提醒我们,实验现象不仅受主要反应支配,更常常被??氧气、浓度、pH值??等细微影响所左右。
?????记住关键点??:???常规条件下无沉淀??:是因??强酸环境抑制??和??亚硫酸根离子浓度太低??。
???出现沉淀多为BaSO???:罪魁祸首往往是无处不在的??氧气??,或是引入了??氧化性物质??。
???真想得BaSO?,必须先除酸??:通过加碱(如氨水)中和H?,是生成亚硫酸钡的关键。
次再做这个实验时,不妨先问问自己:我的溶液里有没有赶走氧气?我的试剂浓度是否足够高?我想证明的到底是什么???多想一步,你就能真正看透现象背后的本质。