Question

38、自然界的矿物中有一种重晶石矿的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、碱和水，纯净的硫酸钡可供医疗等方面应用，某同学用重晶石和焦炭为原料，制取纯净硫酸钡，部分流程如下（设矿物中杂质不与焦炭反应，也不溶于水）：

（1）步骤①中，哪些元素的化合价升高，哪些元素化合价降低？

碳元素化合价升高，硫元素化合价降低

，
（2）步骤②中溶液A中溶质的化学式：

BaCl₂

；
（3）写出利用溶液A中的溶质为主要原料制取BaSO₄的化学方程式：

BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl

．
（4）步骤②产生有毒气体H₂S，应加以改进，为使实验既不产生H₂S又能获得纯净BaSO₄，请你提出改进意见．

可在步骤②中加入Na₂SO₄，然后过滤，洗涤后可得纯净BaSO₄

；
有关反应的化学方程式是

BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S

．

Answer 1

分析：（1）分析该步骤中各物质所发生的变化，确定反应前后各物质中元素化合价，找出元素化合价发生改变的元素，可得到元素化合价升降的结论；
（2）根据弱酸盐能与强酸盐酸发生复分解反应，利用复分解反应相互交换成分的特点，可判断溶液A中的溶质；
（3）由溶液A中溶质为氯化钡的结论，利用氯化钡能与硫酸或可溶性硫酸盐发生复分解反应的性质，选取一种可溶性硫酸盐与氯化钡反应即可得到硫酸钡，写出该反应的化学方程式；
（4）根据盐类物质的性质特点，可溶于水的硫化钡可与可溶性硫酸盐发生复分解反应而生成硫酸钡和另外一种盐，满足了不产生硫化氢气体污染物的要求，按此思路确定反应并写出反应的化学方程式．

解答：解：（1）杂质不参与反应，因此不考虑杂质中的元素；而反应前BaSO₄与C中Ba、S、O、C元素的化合价分别为+2、+6、-2、0，反应后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合价分别为+2、-2、-2、+2，因此可判断碳元素化合价由0升高至+2，而硫元素的化合价由+6降低至-2；
（2）硫化钡与盐酸反应生成硫化氢气体，可判断反应的化学方程式为BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此该步反应中所得溶液A中溶质为氯化钡，其化学式为BaCl₂；
（3）利用氯化钡能与硫酸钠等发生复分解反应生成硫酸钡的氯化钠的转化关系，可使用氯化钡与硫酸钠反应，反应的化学方程式为BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化钡这种盐与可溶解性硫酸盐能生成硫酸钡和另一种盐，既可避免与盐酸反应放出有毒气体硫化氢又可直接转化为硫酸钡，因此可采取在步骤②中加入硫酸钠，反应后过滤并洗涤除去附在固体表面的溶液，得到较为纯净的硫酸钡，反应的化学方程式为BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S；
故答案为：
（1）碳元素化合价升高，硫元素化合价降低；
（2）BaCl₂；
（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）可在步骤②中加入Na₂SO₄，然后过滤，洗涤后可得纯净BaSO₄； BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．

点评：根据硫化钡的组成特点及能与盐酸反应的事实，结合盐类物质的通性得出硫化钡可与硫酸盐反应，此为解答本题时需要生成的新的认知．