某學(xué)習(xí)小組擬對 KMnO4 與 Na2S 的反應(yīng)進(jìn)行了探究。所有探究實(shí)驗(yàn)中所使用的 KMnO4 溶液均為濃酸酸化的 0.1mol/LKMnO4 溶液[c(H+)=1.5mol/L]。
實(shí)驗(yàn) |
操作 |
現(xiàn)象 |
a |
向2mL 0.1mol/LNa2S溶液中滴加3滴KMnO4溶液, 振蕩,靜置 |
溶液中出現(xiàn)黃色渾濁,得到淡黃色沉淀、無色溶液 |
b |
向2mL 1.0mol/LNa2S溶液中滴加3滴KMnO4溶液, 振蕩,靜置 |
溶液中出現(xiàn)黃色渾濁,渾濁消失,得到淺黃色溶液 |
c |
向2mL 2.4mol/LNa2S溶液中滴加3滴KMnO4溶液, 振蕩,靜置 |
有肉紅色固體生成,上清液為 淺黃色 |
d |
向 2mL KMnO4 溶液中滴加 0.1mol/L Na2S 溶液 |
立即有臭雞蛋氣味氣體生成,稍后,有棕褐色固體生成 |
e |
取少量d中所得固體,滴加 1.0mol/L Na2S 溶液,振蕩,靜置 |
得到黑色固體,淺黃色溶液 |
資料顯示:
Ⅰ.Na
2S
X 可溶于水,Na
2S
X 在酸性條件下不穩(wěn)定。
II.MnS 為肉紅色固體,難溶于水。
(1)請寫出實(shí)驗(yàn) a 中 Na
2S 與 KMnO
4 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式
5Na2S+2KMnO4+8H2SO4=5S↓+2MnSO4+8H2O+K2SO4+5Na2SO4
5Na2S+2KMnO4+8H2SO4=5S↓+2MnSO4+8H2O+K2SO4+5Na2SO4
。
(2)針對實(shí)驗(yàn) b 中,靜置后淡黃色沉淀溶解的原因,小組同學(xué)提出兩種假設(shè):
假設(shè) i:淡黃色沉淀溶于水中;
假設(shè) ii:淡黃色沉淀與 Na
2S 反應(yīng)得到 Na
2S
X 并溶解。
①小組同學(xué)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)過程后,認(rèn)為假設(shè) i 不成立,其依據(jù)為:
實(shí)驗(yàn)a與實(shí)驗(yàn)b所得到S的質(zhì)量、溶液體積均相同,而a中S未溶解
實(shí)驗(yàn)a與實(shí)驗(yàn)b所得到S的質(zhì)量、溶液體積均相同,而a中S未溶解
。
②小組同學(xué)通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)溶液中存在 Na
2S
X.請用化學(xué)用語說明設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的化學(xué)原理:
Sx2-+2H+═H2S↑+(x-1)S↓
Sx2-+2H+═H2S↑+(x-1)S↓
(3)請結(jié)合平衡移動(dòng)原理,解釋實(shí)驗(yàn) abc 中,僅 c 得到肉紅色固體的原因:
溶液中存在平衡MnS(s)?Mn2+(aq)+S2-(aq),實(shí)驗(yàn)c中c(S2-)明顯高于實(shí)驗(yàn)a、b中c(S2-),促使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),得到肉紅色固體
溶液中存在平衡MnS(s)?Mn2+(aq)+S2-(aq),實(shí)驗(yàn)c中c(S2-)明顯高于實(shí)驗(yàn)a、b中c(S2-),促使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),得到肉紅色固體
。
(4)為探究實(shí)驗(yàn) d 中所得棕褐色固體的組成,小組同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) e.某同學(xué)分析后,認(rèn)為黑色固體為純凈的某種物質(zhì),并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想。其實(shí)驗(yàn)操作為:
取少量黑色沉淀于試管中,加入2mL 3%H2O2溶液,觀察是否有無色氣體放出(或取少量黑色沉淀于試管中,加入4mL濃鹽酸,加熱,觀察有無黃綠色氣體生成)
取少量黑色沉淀于試管中,加入2mL 3%H2O2溶液,觀察是否有無色氣體放出(或取少量黑色沉淀于試管中,加入4mL濃鹽酸,加熱,觀察有無黃綠色氣體生成)
。
(5)實(shí)驗(yàn)d中,兩溶液混合后立即發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)可能干擾氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行,請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),在排除上述干擾的前提下探究等體積的 KMnO
4 溶液與 0.1mol/L Na
2S 溶液反應(yīng)的可能的還原產(chǎn)物。(已知:該條件 KMnO
4 可反應(yīng)完全)。(請將實(shí)驗(yàn)裝置補(bǔ)充完整,標(biāo)出所用試劑,并描述實(shí)驗(yàn)操作)
如
圖組裝好裝置,閉合開關(guān)K,(發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)。)待指針歸零后,觀察右管內(nèi)有無沉淀生成。若有,則還原產(chǎn)物包含MnO
2.用膠頭滴管吸取U型管右管內(nèi)上清液1mL于試管中,加入過量2.4mol/LNa
2S溶液,若有肉紅色固體生成,則還原產(chǎn)物還包含Mn
2+如
圖組裝好裝置,閉合開關(guān)K,(發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)。)待指針歸零后,觀察右管內(nèi)有無沉淀生成。若有,則還原產(chǎn)物包含MnO
2.用膠頭滴管吸取U型管右管內(nèi)上清液1mL于試管中,加入過量2.4mol/LNa
2S溶液,若有肉紅色固體生成,則還原產(chǎn)物還包含Mn
2+(6)綜合以上實(shí)驗(yàn),KMnO
4 酸性溶液與 Na
2S 溶液反應(yīng)的復(fù)雜性,與
溶液的pH值或反應(yīng)物的相對用量
溶液的pH值或反應(yīng)物的相對用量
有關(guān)。
【答案】5Na
2S+2KMnO
4+8H
2SO
4=5S↓+2MnSO
4+8H
2O+K
2SO
4+5Na
2SO
4;實(shí)驗(yàn)a與實(shí)驗(yàn)b所得到S的質(zhì)量、溶液體積均相同,而a中S未溶解;S
x2-+2H
+═H
2S↑+(x-1)S↓;溶液中存在平衡MnS(s)?Mn
2+(aq)+S
2-(aq),實(shí)驗(yàn)c中c(S
2-)明顯高于實(shí)驗(yàn)a、b中c(S
2-),促使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),得到肉紅色固體;取少量黑色沉淀于試管中,加入2mL 3%H
2O
2溶液,觀察是否有無色氣體放出(或取少量黑色沉淀于試管中,加入4mL濃鹽酸,加熱,觀察有無黃綠色氣體生成);如
圖組裝好裝置,閉合開關(guān)K,(發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)。)待指針歸零后,觀察右管內(nèi)有無沉淀生成。若有,則還原產(chǎn)物包含MnO
2.用膠頭滴管吸取U型管右管內(nèi)上清液1mL于試管中,加入過量2.4mol/LNa
2S溶液,若有肉紅色固體生成,則還原產(chǎn)物還包含Mn
2+;溶液的pH值或反應(yīng)物的相對用量