馮定坤 張杰

[摘 要]針對高中化學中二氧化硫水溶液中滴加氯化鋇溶液是否有沉淀的知識點，設計了pH值對反應的影響的實驗。結(jié)果表明：實驗表明當pH≥10時，會有BaSO3沉淀。當沉淀中加入鹽酸到溶液pH為4時，沉淀開始溶解，完全溶解時pH為1。充分說明通過調(diào)節(jié)SO2與BaCl2溶液的pH值可以控制是否有BaSO3沉淀生成。這種設計對于培養(yǎng)學生的嚴謹科學思維有著重要的意義。

[關(guān)鍵詞] SO2氣體;BaCl2溶液;沉淀;pH值;NaOH溶液

SO2氣體是典型的無機化合物，“二氧化硫的性質(zhì)和作用”是?？嫉臒狳c，而SO2氣體通入BaCl2溶液中反應現(xiàn)象的探究更是?？键c。比如，深圳市2017—2018學年高三化學專題專測、南陽市2015年秋期高中三年級期終質(zhì)量評估理科綜合能力測試，南京市、鹽城市2018屆高三第二次調(diào)研考試化學試題高考模擬中均以此知識點進行考試設計。

由于受定勢思維的影響，部分學生在看到SO2氣體通入BaCl2溶液中時就會認為會有沉淀生成，普遍的思考是SO2氣體通入溶液中生成H2SO3，而BaCl2與H2SO3生成BaSO3沉淀。但這是不符合客觀事實的——弱酸不能制強酸，忽略了另一個生成物HCl。SO2與BaCl2溶液反應不能產(chǎn)生沉淀，主要是因為SO2溶液水生成的H2SO3的酸性較鹽酸弱，不能在溶液中發(fā)生弱酸制強酸的反應[1]。

對于SO2氣體通入BaCl2溶液是否產(chǎn)生沉淀這個知識點，從嚴格的意義上來說，是否產(chǎn)生沉淀是和溶液的真實情況有很大關(guān)系的，如溶液中有沒有其他強氧化性物質(zhì)的存在等。為此，許多學者進行了嚴密的設計和實驗探究。于永明[2]研究了SO2與BaCl2溶液的是否產(chǎn)生沉淀，明確指出在無氧的氛圍中把SO2氣體通入BaCl2溶液中不會產(chǎn)生沉淀，滴加雙氧水產(chǎn)生明顯的白色沉淀。SO2與BaCl2溶液不會產(chǎn)生沉淀是因為生成鹽酸才不能使BaSO3沉淀存在，鹽酸較亞硫酸酸性強，會使溶液呈酸性，在鹽酸的酸性環(huán)境中BaSO3沉淀不能存在。

筆者在化學教育碩士化學教學研究中提出過這一思考，如果不是在強化物質(zhì)存在的條件下，而是在堿性環(huán)境中BaSO3沉淀是否就可以生成呢？基于以上思考，設計了SO2與BaCl2堿性溶液實驗，實驗探究SO2與BaCl2溶液在堿性條件下的是否發(fā)生沉淀以及pH值對沉淀的影響。

一、實驗部分

（一）實驗藥品及儀器

Na2SO3（AR）、濃硫酸（AR）、鹽酸（AR），BaCl2（AR）、NaOH（AR），均購置于阿拉丁，錐形瓶、長頸分液漏斗、鐵架臺，玻璃導管、橡皮管、雙孔橡皮塞、試管（若干）、500mL燒杯（2個）、200mL燒杯（3個）、50mL燒杯（6個）、500mL試劑瓶（3個）、膠頭滴管、表面皿、玻璃棒、pH試紙、濾紙、試管架、托盤天平、標簽紙，購置于都勻陽光試劑公司。

（二）實驗裝置

根據(jù)實驗原理及設想，設計了實驗裝置如圖1所示。

（三）溶液配置及實驗步驟

配制1 mol/L的BaCl2溶液200 mL、1mol/L Na2SO3溶液200 mL、2 mol/LNaOH溶液200 mL。

先制備SO2后通入BaCl2溶液中觀察有無沉淀生成。如果沒有，在試管中用NaOH溶液調(diào)節(jié)BaCl2溶液的pH。調(diào)節(jié)BaCl2溶液的pH值分別為8、9、10、11、12，然后通入SO2氣體，觀察生成沉淀的pH，然后用鹽酸驗證生成的沉淀。

二、實驗現(xiàn)象分析

1.配制溶液時為防止氧氣氧化亞硫酸根，所以利用加熱蒸餾水的方法趕走氧氣。

2.分別測BaCl2溶液、Na2SO3溶液的pH，分別為BaCl2溶液pH=6.5、Na2SO3溶液pH=10。

3.驗證BaSO3沉淀的存在：向生成沉淀的試管中逐滴加入鹽酸溶液，pH=4時沉淀開始溶解，完全溶解后測得pH為1。在沉淀溶解的過程中有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，說明生成的沉淀為BaSO3[3-4]。

4.SO2氣體與BaCl2溶液的反應。

（1）如圖所示組裝好儀器，檢查裝置的氣密性。

（2）裝入藥品，向分液漏斗中加入約10 mL的濃硫酸，旋轉(zhuǎn)活塞使少量的濃硫酸加入到錐形瓶中與Na2SO3固體反應，立即產(chǎn)生大量的無色氣泡，此時觀察到BaCl2溶液仍然澄清。該現(xiàn)象說明SO2氣體與BaCl2溶液沒有反應，不會有BaSO3白色沉淀生成。SO2與BaCl2溶液反應不能產(chǎn)生沉淀，主要是因為SO2溶于水生成的H2SO3的酸性較鹽酸弱，不能在溶液中發(fā)生弱酸制強酸的反應。

（3）分別取6支試管編號，首先分別加入5 mLBaCl2溶液。從2號試管開始到6號試管分別用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH分別為8、9、10、11、12，1號試管不加NaOH溶液作為空白對照。然后分別通入SO2氣體。觀察到在5號試管即pH為11的試管中有白色沉淀生成，測產(chǎn)生沉淀后pH為4，產(chǎn)生的沉淀又會逐漸溶解，這是因為加入NaOH溶液會使溶液局部pH升高從而產(chǎn)生沉淀，當溶液中持續(xù)不斷地通入SO2氣體時，生成H2SO3會使溶液pH降低，所以先產(chǎn)生沉淀后沉淀溶解。這說明生成的白色沉淀為BaSO3，沉淀溶解后溶液的pH為1。經(jīng)過多次反復的實驗證明用NaOH溶液調(diào)節(jié)BaCl2溶液的pH為11時通入SO2氣體會產(chǎn)生白色沉淀且該白色沉淀能溶解于鹽酸，證明為BaSO3沉淀。

（4）現(xiàn)象分析：

三、結(jié)論

SO2與BaCl2溶液是否發(fā)生沉淀與溶液的pH值密切相關(guān)，通過用NaOH及HCl溶液調(diào)節(jié)了溶液的pH。實驗表明當pH≥10時，會有BaSO3沉淀。當沉淀中加入鹽酸到溶液pH為4時，沉淀開始溶解，完全溶解后pH為1?？傊ㄟ^調(diào)節(jié)SO2與BaCl2溶液的pH值可以控制是否有BaSO3沉淀生成。這對于培養(yǎng)學生的嚴謹科學思維有著重要的意義。

參考文獻

[1]陳小剛.SO2水溶液中滴加BaCl2溶液的實驗探索[J].中學化學教學參考，2010（9）：44-45.

[2]于永民，鄒正良.SO2氣體通入BaCl2溶液實驗的探究[J].化學教學，2012（4）：52-53.

[3]徐曉峰.二氧化硫性質(zhì)實驗的改進[J].化學教學，2008（5）：13-14.

[4]喬月東.關(guān)于二氧化硫通入氯化鋇溶液有關(guān)現(xiàn)象的探究[J].化學教學，2007（8）：7-8.