Question

7．某學習小組擬對 KMnO₄ 與 Na₂S 的反應進行了探究．所有探宄實驗中所使用的 KMnO₄ 溶液均為濃酸酸化的 0.1mol/LKMnO₄ 溶液[c（H⁺）=1.5mol/L]．

實驗	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．Na₂S_X 可溶于水，Na₂S_X 在酸性條件下不穩(wěn)定．
II．MnS 為肉紅色固體，難溶于水．
（1）請寫出實驗 a 中 Na₂S 與 KMnO₄ 發(fā)生的化學反應方程式5Na₂S+2KMnO₄+8H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+8H₂O+K₂SO₄+5Na₂SO₄．
（2）針對實驗 b 中，靜置后淡黃色沉淀溶解的原因，小組同學提出兩種假設：
假設 i：淡黃色沉淀溶于水中；
假設 ii：淡黃色沉淀與 Na₂S 反應得到 Na₂S_X 并溶解．
①小組同學仔細分析實驗過程后，認為假設 i 不成立，其依據(jù)為：實驗a與實驗b所得到S的質(zhì)量、溶液體積均相同，而a中S未溶解．
②小組同學通過進一步實驗證實溶液中存在 Na₂S_X．請用化學用語說明設計該實驗所依據(jù)的化學原理：S_x^2-+2H⁺═H₂S↑+（x-1）S↓
（3）請結(jié)合平衡移動原理，解釋實驗 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）+S^2-（aq），實驗c中c（S^2-）明顯高于實驗a、b中c（S^2-），促使化學平衡向逆反應方向移動，得到肉紅色固體．
（4）為探究實驗 d 中所得棕褐色固體的組成，小組同學繼續(xù)進行了實驗 e．某同學分析后，認為黑色固體為純凈的某種物質(zhì)，并設計實驗證實了他的猜想．其實驗操作為：取少量黑色沉淀于試管中，加入2mL3%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）實驗d中，兩溶液混合后立即發(fā)生的復分解反應可能干擾氧化還原反應的進行，請設計實驗，在排除上述干擾的前提下探究等體積的 KMnO₄ 溶液與 0.1mol/L Na₂S 溶液反應的可能的還原產(chǎn)物．（已知：該條件 KMnO₄ 可反應完全）．（請將實驗裝置補充充整，標出所用試劑，并描述實驗操作）
如圖組裝好裝置，閉合開關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MnO₂．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/LNa₂S溶液，若有肉紅色固體生成，則還原產(chǎn)物還包含Mn²⁺
（6）綜合以上實驗，KMnO₄ 酸性溶液與 Na₂S 溶液反應的復雜性，與溶液的pH值或反應物的相對用量有關．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗 a的現(xiàn)象和資料Ⅱ可知Na₂S 與 KMnO₄ 發(fā)生反應生成單質(zhì)硫和Mn²⁺；
（2）①根據(jù)實驗 a的現(xiàn)象，又根據(jù)實驗b的現(xiàn)象，在相同體積不同濃度的Na₂S溶液中滴加相同的KMnO₄溶液可分析出假設 i 不成立的依據(jù)；
②根據(jù)Na₂S_X和酸反應產(chǎn)生淡黃色沉淀和臭雞蛋氣味的氣體的性質(zhì)的實驗所證實；
（3）溶液中存在平衡 MnS（s）?Mn ²⁺（aq）+S ^2-（aq），增大生成物濃度平衡逆向移動，產(chǎn)生更多的MnS沉淀；
（4）根據(jù)黑色固體為純凈的某種物質(zhì)，猜想為MnO₂，再根據(jù)MnO₂的性質(zhì)設計實驗；
（5）兩溶液混合后立即發(fā)生反應，閉合開關 K，若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，證明是發(fā)生氧化還原反應，待指針歸零后，觀察右管內(nèi)若有沉淀生成．則還原產(chǎn)物包含 MnO ₂．若無沉淀，用膠頭滴管吸取 U 型管右管內(nèi)上清液 1 mL 于試管中，加入過量 2.4 mol/L Na ₂S 溶液，若有肉紅色固體生成，則還原產(chǎn)物還包含 Mn²⁺．
（6）Na₂S 溶液與酸性溶液反應產(chǎn)生硫化氫氣體．

解答 解：（1）由實驗a的現(xiàn)象：“出現(xiàn)黃色渾濁，得到淡黃色沉淀、無色溶液”，又知MnS 為肉紅色固體，難溶于水，推知Na₂S 與 KMnO₄ 發(fā)生反應生成單質(zhì)硫和Mn²⁺，反應
方程式：5Na₂S+2KMnO₄+8H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+8H₂O+K₂SO₄+5Na₂SO₄，
故答案為：5Na₂S+2KMnO₄+8H₂SO₄=5S↓+2MnSO₄+8H₂O+K₂SO₄+5Na₂SO₄；
（2）①根據(jù)實驗 a的現(xiàn)象溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，得到淡黃色沉淀，又根據(jù)實驗b的現(xiàn)象溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，渾濁消失，得到淺黃色溶液，在相同體積不同濃度的Na₂S溶液中滴加相同的KMnO₄溶液可分析出假設 i 不成立的依據(jù)是實驗 a 與實驗 b 所得到 S 的質(zhì)量、溶液體積均相同，而 a 中 S 未溶解，
故答案為：實驗 a 與實驗 b 所得到 S 的質(zhì)量、溶液體積均相同，而 a 中 S 未溶解；
②Na₂S_X和酸反應產(chǎn)生淡黃色沉淀和臭雞蛋氣味的氣體的方程式：S_x^2-+2H⁺═H₂ S↑+（x-1）S↓，
故答案為：S_x^2-+2H⁺═H₂ S↑+（x-1）S↓；
（3）溶液中存在平衡 MnS（s）?Mn ²⁺（aq）+S ^2-（aq），增大S^2-濃度平衡逆向移動，產(chǎn)生更多的MnS沉淀，實驗 c 中 c（S ^2-）明顯高于實驗 a、b中 c（S ^2-），
故答案為：溶液中存在平衡 MnS（s）?Mn ²⁺（aq）+S ^2-（aq），實驗 c 中 c（S ^2-）明顯高于實驗 a、b中 c（S ^2-），促使化學平衡向逆反應方向移動，得到肉紅色固體．
（4）MnO₂為黑色固體，根據(jù)MnO₂的性質(zhì)設計實驗為：取少量黑色沉淀于試管中，加入 2 mL 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 4 mL 濃鹽酸，加熱，觀察有無黃綠色氣體生成），
故答案為：取少量黑色沉淀于試管中，加入 2 mL 3% H₂ O 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 4 mL 濃鹽酸，加熱，觀察有無黃綠色氣體生成）；
（5）如右圖組裝好裝置，兩溶液混合后立即發(fā)生反應，閉合開關 K，若發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，證明是發(fā)生氧化還原反應，待指針歸零后，觀察右管內(nèi)若有沉淀生成．則還原產(chǎn)物包含 MnO ₂．若無沉淀，用膠頭滴管吸取 U 型管右管內(nèi)上清液 1 mL 于試管中，加入過量 2.4 mol/L Na ₂S 溶液，若有肉紅色固體生成，則還原產(chǎn)物還包含 Mn²⁺．
故答案為：如圖組裝好裝置，閉合開關 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 1 mL 于試管中，加入過量 2.4 mol/L Na ₂S 溶液，若有肉紅色固體生成，則還原產(chǎn)物還包含 Mn²⁺；
（6）Na₂S 溶液與酸性溶液反應產(chǎn)生硫化氫氣體，KMnO₄ 酸性溶液與 Na₂S 溶液反應與溶液的 pH 值或反應物的相對用量有關．
故答案為：溶液的 pH 值或反應物的相對用量．

點評 本題考查了實驗方案設計，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用化學知識的能力，（6）注意反應物用量對反應的影響，為易錯點，題目難度中等．