關于二氧化硫通入氯化鋇溶液有關現象的探究

摘要：通過對比實驗，探究SO₂通入BaCl₂溶液中反常現象產生的原因。

關鍵詞：二氧化硫；氯化鋇溶液；沉淀

文章編號：1005－6629(2007)08－0007－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

1 問題的產生

在教學中常遇到將CO₂、SO₂通入CaCl₂或BaCl₂溶液中的問題，其結論都為沒有白色沉淀生成。如上海市88年、91年、95年和全國2000年等高考題中，都有將CO₂通入CaCl₂溶液不產生白色沉淀的結論，這是無可爭議的。但是，若將CO₂遷移為SO₂，CaCl₂遷移為BaCl₂溶液，即將SO₂通入BaCl₂溶液中，是否會有白色沉淀產生呢？這個問題在上海市92年的高考題中就有了答案。原題為：

下列說法錯誤的是

A．Na₂SO₃溶液與BaCl₂溶液作用，有白色沉淀生成，加稀HNO₃后，沉淀不消失

B．將SO₂氣體通入Ba(OH)₂溶液中，有白色沉淀生成

C．將SO₂氣體通入BaCl₂溶液中，有白色沉淀生成

D．將SO₂氣體通入用HNO₃酸化的BaCl₂溶液中，有白色沉淀生成

E．將HNO3酸化后的BaCl₂試液加入某溶液中，有白色沉淀產生，不能判斷該溶液中一定存在SO^2-₄

此題的正確選項為C。另外2000年教育部考試中心的《化學試測題》中也有一題如下：

在盛有BaCl₂稀溶液的甲、乙兩支試管中分別通入SO₂至飽和，沒有明顯的現象，若向甲溶液中加入足量的硝酸，乙試管中加入足量的NaOH溶液，則下列說法正確的是：

A．甲、乙兩試管都有白色沉淀生成

B．甲試管無白色沉淀生成，而乙試管有白色沉淀生成

C．甲、乙兩試管都無白色沉淀生成

D．甲試管有白色沉淀生成，而乙試管無白色沉淀生成

在此題中，命題者顯然認為“將SO₂通入BaCl₂溶液中不會產生白色沉淀”。在一些高考化學復習資料中，也出現了“將SO₂通入BaCl₂溶液中不會產生白色沉淀”的試題。

對于“將SO₂通入BaCl₂溶液中不會產生白色沉淀”問題，常見的解釋是：因為SO₂的水溶液即亞硫酸的酸性較鹽酸弱，所以SO₂不可能與BaCl₂溶液發生復分解反應生成BaSO₃沉淀。

但當筆者在用實驗驗證時，出現了意想不到的現象：當SO₂通入BaCl₂溶液中時，溶液中出現了明顯的白色渾濁物！筆者先是懷疑BaCl₂溶液不夠稀，于是將BaCl₂溶液稀釋，但是再次通入SO₂時仍有白色渾濁物生成。筆者又懷疑上述現象可能是因為使用了不純的BaCl₂溶液造成的，于是改用尚未開封的一瓶分析純BaCl₂重新配制溶液，通入SO₂氣體后，溶液中仍出現相同的實驗現象，且通入SO₂的時間越長，渾濁現象越明顯。

為了弄清原因，筆者在同行的幫助下對該問題進行了深入的分析與探究。

2 實驗探究

2.1初步判斷沉淀的成分及產生沉淀的可能原因

將實驗所得的白色沉淀經離心分離后，加入足量的稀鹽酸溶液，沉淀不溶解，也無氣體產生，在將其加入足量的稀硝酸溶液中，依然無明顯現象。

根據沉淀的顏色及其既不溶于鹽酸也不溶于稀硝酸可以判斷，此沉淀不是BaSO₃，與BaSO₄的性質相同。

那么沉淀是如何產生的呢？在和同事探討時，我們想到了氫氧化亞鐵的制備問題。會不會是溶解在溶液中的氧氣作怪呢？并進一步作出了大膽的猜測：在SO₂通入BaCl₂溶液時，有部分SO₂與溶液中的水反應，生成的H₂SO₃被溶解在溶液中的O₂氧化為H₂SO₄，H₂SO₄與BaCl₂反應，生成了BaSO₄沉淀。即整個反應過程為：

SO₂+H₂O=H₂SO₃，2H₂SO₃+O2=2H₂SO₄，H₂SO₄+ BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl。

O₂應該來自空氣，且配制時間越長的BaCl₂溶液溶解的氧氣量越多，通入二氧化硫氣體后越容易產生渾濁現象。另外制備的SO₂也可能混有空氣。

為了驗證上述猜想是否合理，我們進行了進一步的實驗。

2.2 實驗驗證

將0.1mol·L^-1、1mol·L^-1、5mol·L^-1的BaCl₂溶液煮沸，冷卻，并及時滴加少量苯液封，使之與空氣盡可能隔絕，然后再分別向三種溶液中緩緩通入制備的SO₂氣體，三溶液中仍出現了渾濁現象，但渾濁程度很輕微。

為何仍有輕微的渾濁？經過和同事的再三討論，推測可能是SO₂中殘留有少量的空氣。為了驗證這一點，反應開始前，先向二氧化硫的制取裝置中通入足量純凈的二氧化碳氣體，將裝置內的空氣排盡，然后再將SO₂通入BaCl₂溶液中，我們驚喜地發現，BaCl₂溶液中不再產生渾濁現象！

至此，關于SO₂通入BaCl₂溶液中時產生沉淀原因的猜想被完全證實。

3 問題的反思

在通常的實驗過程中，很難做到將反應體系與空氣隔絕，也不可能阻止空氣在溶液中的溶解，所以在通常狀況下，向BaCl₂溶液中通入SO₂氣體時，會產生渾濁現象，將CO₂通入CaCl₂溶液時的現象類比遷移到SO₂通入BaCl₂溶液中就會得出與實驗事實相悖的結論。歸根溯源，造成錯誤的主要原因是忽視了二氧化碳與二氧化硫性質的差異。

化學是一門研究物質的組成、結構、性質和變化規律的科學，實驗又是化學賴以生存和不斷發展的基礎。而實驗現象是物質發生變化的客觀反映，物質性質是多樣的，變化是復雜的，在進行驗證性實驗或探索性實驗中，物質在發生主要變化的同時，往往還可能發生其它反應，在影響物質變化的因素中，既有內在因素，又有外界因素。例如：用KClO₃和MnO₂制取O₂的反應中，制得的氣體會有刺激性氣味，說明不是純O₂，而殘留的固體中往往能看到紫色物質，說明MnO₂發生了變化；再如，用無水乙醇和濃硫酸混合制乙烯的實驗中，溫度不同得到的氣體產物則不同，其反應混合液會變黑等等。試題的設計是一門科學，作為試題應該科學嚴謹，特別是化學試題，對實驗現象的描述，應考慮各種因素和可能出現的情況，要使實驗現象準確，符合客觀事實，最好經過實驗驗證，切忌紙上談兵。

參考文獻：

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