Question

20．自然界的礦物中有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，某課外活動小組同學，用重晶石和焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇，部分流程如下（設礦物中雜質不與焦炭反應，也不溶于水）：

按要求填空：
（1）在步驟①中，哪些元素的化合價升高了，哪些元素化合價降低了？碳元素化合價升高、S元素化合價降低．
（2）寫出步驟②溶液A中溶質的化學式：BaCl₂．
（3）寫出利用溶液A中的溶質主要原料制取BaSO₄的化學方程式：BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl．
（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又能獲得純凈BaSO₄，并寫出有關反應的化學方程式．

Answer 1

分析 掌握住常見元素的化合價，根據在單質中元素的化合價為0，化合物中各元素的化合價的代數和為0的原則就可求出某種元素的化合價；弱酸鹽能夠和強酸發生復分解反應生成一種弱酸，在復分解反應中必須有水、沉淀或氣體生成，因此可將生成硫化氫氣體的反應換成有沉淀生成的反應即可．

解答 解：（1）由于在硫酸鋇中，硫元素是+6價，氧元素是-2價，鋇元素是+2價，在單質C中碳元素是0價，而在生成物一氧化碳中碳元素是+2價，氧元素為-2價，在硫化鋇中鋇是+2價，硫元素為-2價，因此在步驟①碳元素化合價升高、S元素化合價降低；
（2）由于BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此步驟②溶液A中的溶質是氯化鋇化學式是：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，因此我們可以選擇稀硫酸、硫酸鈉溶液或者硫酸鉀溶液，故答案為：BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）根據復分解反應的特點，由于BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S，且不生成有毒氣體，因此應該選用可溶性的硫酸鹽．所以改進意見是：可在步驟②中加入Na₂SO₄溶液，過濾，洗滌后可得純凈BaSO₄．
答案：（1）碳元素化合價升高、S元素化合價降低；（2）BaCl₂；（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl
（4）可在步驟②中加入Na₂SO₄，過濾、洗滌后可得純凈BaSO₄．

點評 本題難度較大，主要考查了酸的有關的化學性質，及有關元素的化合價的計算，培養學生對有關知識的應用．