SO2通入BaNO32溶液中反应原理实验研究

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1、SO2通入Ba(NO3)2溶液中反应原理的实验研究庾丹、叶芬芬南京师范大学教师教育学院*摘要：SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中会产生沉淀，产生沉淀的原因是氧气和硝酸根的氧化作用，人们一般认为反应中硝酸根氧化亚硫酸根的能力更强，是产生沉淀的主导因素，本文通过对比实验，利用pH传感器，得到不同反应条件下溶液的pH变化曲线，分析曲线得知在该反应中氧气和硝酸根都能够氧化亚硫酸根，但是氧气氧化能力更强。关键词：pH传感器、SO2、Ba(NO3)2溶液、BaCl2溶液1问题的提出SO2是典型的无机化合物之

2、一，在习题或者高考题中也常出现“向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体，预测实验现象”等类似的题目。基本的共识是：SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中会产生BaSO4沉淀，因为溶液中氧气和硝酸根都可以将亚硫酸根氧化为硫酸根，考虑到硝酸的强氧化性，也有人认为硝酸根的氧化作用是主要的。我们的问题是：上述情况下，氧气和硝酸根是否都起了氧化剂作用？如果是，氧气和硝酸根谁氧化亚硫酸根的能力更强？2实验设计为了探究SO2气体通入Ba(NO3)2溶液这个反应中氧气与硝酸根的氧化作用，我们设计了对比实验。用数字化

3、实验系统分别测定SO2气体在有氧和无氧情况下通入BaCl2溶液、Ba(NO3)2时体系的pH变化曲线，再通过对上述曲线的对比分析得出结论。2.1实验用品实验药品：食用油、蒸馏水、0、1mol/L的Ba(NO3)2溶液、0、1mol/L的BaCl2溶液、Na2SO3固体、稀H2SO4溶液（浓硫酸与水体积比1:5）、饱和NaOH溶液。实验仪器：pH传感器（Vernier公司产品）、带活塞的注射器、玻璃导气管、玻璃尖嘴管、橡皮导管、酒精灯、铁架台、50mL小烧杯若干、锥形瓶若干。2.2实验装置2.3实验

4、过程对比实验一对比试验二步骤A烧杯中加入煮沸了的BaCl2溶液25mL，加入与溶液相同体积的食用油，冷却置室温；B烧杯中加入未煮沸的BaCl2溶液25mL。C烧杯中加入煮沸了的Ba(NO3)2溶液25mL，加入与溶液相同体积的食用油，冷却置室温；D烧杯中加入未煮沸的Ba(NO3)2溶液25mL。在A、B、C、D四个烧杯试管中均放入pH传感器，然后通入纯的SO2气体。2.4注意事项以上实验装置是经过多次试验不断改进得到的，针对以上实验，有以下三点需要特别注意：（1）隔绝氧气为了使实验更加简单，我们采

5、取气封与液封相结合的方式。决定实验成败的关键因素之一就是是否完全隔绝氧气[1]。在实验中，但凡有少量的氧气混入都会影响pH曲线的变化，所以在实验前要进行多次查漏操作，确保装置密封效果好之后再进行后续工作。（2）通入SO2的速率在以往的文献中给出的制备SO2的方法是将浓硫酸与固体亚硫酸钠反应[1]，我们发现用这种方法不易控制SO2气体的产生速率，同时比较浪费实验药品，污染也比较严重，故尝试了多种方法解决这个问题：首先减小浓硫酸浓度，将浓硫酸与水以体积比1:5进行稀释，然后将制取二氧化硫气体的亚硫酸钠

6、固体进行加热溶解、冷却结晶，使之均匀的平铺于锥形瓶底部，避免亚硫酸钠在制气过程中发生板结而影响气体产生的速率，最后加一缓冲瓶以达到双重保险的效果，这样就能使通入溶液中的SO2气体的速率比较稳定，大约每秒一个气泡。二氧化硫气泡的产生速率直接影响着曲线的平滑程度。（3）pH传感器pH传感器是比较灵敏的数字化仪器，本实验将pH传感器放入液封的待测溶液时由于穿过油层，仪器表面会沾有食用油而读数波动较大，需待读数稳定以后方可开始实验测定。3实验现象与pH图分析3.1实验现象A烧杯溶液依然澄清，无明显现象；B

7、烧杯中出现轻微浑浊；C、D两个烧杯中均出现浑浊现象。初步结论：（1）在氯化钡溶液中，有氧气才可氧化亚硫酸根，产生硫酸钡沉淀。（2）在硝酸钡溶液中，有无氧气参加都能产生硫酸钡沉淀，但氧气和硝酸根谁起了主要的氧化作用还需要进一步分析。3.2pH图分析图1SO2通入氯化钡溶液（无氧）中的pH-t曲线图2SO2通入氯化钡溶液（有氧）中的pH-t曲线图3SO2通入硝酸钡溶液（无氧）中的pH-t曲线图4SO2通入硝酸钡溶液（有氧）中的pH-t曲线比较图1与图2可知，无氧参加的反应中，pH曲线呈缓慢下降趋势，说

8、明没有发生氧化反应，仅有SO2溶解于氯化钡溶液中的pH变化。当有氧气参与反应时，pH曲线出现骤降，表明溶液中发生反应生成了H+，故有硫酸钡沉淀生成。氧气是致使氯化钡产生沉淀的因素。比较图3与图4可见，SO2通入硝酸钡中，pH曲线都出现了骤降，说明氧气和硝酸根都可以氧化亚硫酸，导致硫酸钡沉淀的生成。在有氧参加的反应中pH的变化比无氧参加的大，说明氧气的影响是不可忽视的。进一步比较图2与图4发现，两幅图的大致形状很像，也就是说，在有氧气存在的BaCl2和Ba(NO3)2溶液中通入SO2