Question

6．下表是某學(xué)生為探究AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為Ag₂S沉淀的反應(yīng)所做實(shí)驗(yàn)的記錄．

步  驟	現(xiàn)   象
Ⅰ．取5mL 0.1mol/L AgNO3與一定體積0.1mol/L NaCl溶液，混合，振蕩．	立即產(chǎn)生白色沉淀
Ⅱ．向所得懸濁液中加入2.5mL  0.1mol/L Na2S溶液．	沉淀迅速變?yōu)楹谏?/TD>
Ⅲ．將上述黑色濁液，放置在空氣中，不斷攪拌．	較長時(shí)間后，沉淀變?yōu)槿榘咨?/TD>
Ⅳ．濾出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量HNO3溶液．	產(chǎn)生紅棕色氣體，沉淀部分溶解
Ⅴ．過濾得到濾液X和白色沉淀Y；向X中滴加Ba（NO3）2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀

（1）為了證明沉淀變黑是AgCl轉(zhuǎn)化為Ag₂S的緣故，步驟I中NaCl溶液的體積范圍為≥5mL．
（2）已知：25℃時(shí)K_sp（AgCl）=1.8×10^-10，K_sp（Ag₂S）=6×10^-30，此沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.4×10⁹．
（3）步驟V中產(chǎn)生的白色沉淀的化學(xué)式為BaSO₄，步驟Ⅲ中乳白色沉淀除含有AgCl外，還含有S．
（4）為了進(jìn)一步確認(rèn)步驟Ⅲ中乳白色沉淀產(chǎn)生的原因，設(shè)計(jì)了如下圖所示的對比實(shí)驗(yàn)裝置．
①裝置A中玻璃儀器有圓底燒瓶、導(dǎo)管和分液漏斗，試劑W為過氧化氫溶液．
②裝置C中的試劑為NaCl溶液和Ag₂S懸濁液的混合物，B中試劑為Ag₂S懸濁液．
③實(shí)驗(yàn)表明：C中沉淀逐漸變?yōu)槿榘咨�，B中沒有明顯變化．
完成C中反應(yīng)的化學(xué)方程式：
□Ag₂S+□NaCl+□O₂+□H₂O?□AgCl+□S+□NaOH
C中NaCl的作用是：氧氣將Ag₂S氧化成S時(shí)有Ag⁺產(chǎn)生，NaCl電離的氯離子與銀離子結(jié)合生成AgCl沉淀，使c（Ag⁺）減小，有利于氧化還原反應(yīng)的平衡右移．

Answer 1

分析 （1）證明沉淀變黑是AgCl轉(zhuǎn)化為Ag₂S的緣故，則應(yīng)該使步驟Ⅰ中銀離子完全轉(zhuǎn)化成氯化銀沉淀；
（2）寫出反應(yīng)方程式，然后結(jié)合平衡常數(shù)表達(dá)式及氯化銀、硫化銀的溶度積進(jìn)行計(jì)算；
（3）步驟Ⅳ中稀硝酸將硫元素氧化成硫酸根離子，則步驟Ⅴ中加入硝酸鋇后生成硫酸鋇沉淀；再結(jié)合步驟Ⅲ中黑色沉淀消失可知硫化銀與空氣中氧氣反應(yīng)生成硫單質(zhì)，通式生成氯化銀沉淀；
（4）①根據(jù)裝置A中儀器結(jié)構(gòu)判斷其名稱；裝置A需要產(chǎn)生氧氣，結(jié)合二氧化錳可知試劑W為過氧化氫溶液；
②要探究生成氯化銀和S沉淀的原因，C中的試劑為NaCl溶液和Ag₂S懸濁液的混合物，則B中應(yīng)該為硫化銀懸濁液；
③C中硫化銀、氯化鈉、氧氣和水反應(yīng)生成氯化銀沉淀、S單質(zhì)和NaOH，根據(jù)化合價(jià)變化相等配平，從影響化學(xué)平衡的角度判斷氯化鈉在裝置C中的作用．

解答 解：（1）要證明沉淀變黑是AgCl轉(zhuǎn)化為Ag₂S的緣故，則步驟Ⅰ中必須使硝酸銀電離出的銀離子完全轉(zhuǎn)化成AgCl沉淀，所以加入的NaCl溶液的體積必須≥5mL，
故答案為：≥5mL；
（2）氯化銀轉(zhuǎn)化成硫化銀的反應(yīng)為：2AgCl（s）+S^2-（aq）?Ag₂S（s）+2Cl^-（aq），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{c（{S}^{2-}）}$═$\frac{{c}^{2}（A{g}^{+}）•{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（A{g}^{+}）•c（{S}^{2-}）}$=$\frac{{{K}^{2}}_{sp}（AgCl）}{{K}_{sp}（A{g}_{2}S）}$=$\frac{（1.8×1{0}^{-10}）^{2}}{6×1{0}^{-30}}$=5.4×10⁹，
故答案為：5.4×10⁹；
（3）步驟Ⅲ中較長時(shí)間后，沉淀變?yōu)槿榘咨�，則黑色的硫化銀沉淀轉(zhuǎn)化成氯化銀沉淀；
再根據(jù)濾出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量HNO₃溶液，產(chǎn)生紅棕色氣體，沉淀部分溶解，則被氧化的只能為S元素，故乳白色沉淀為AgCl和S的混合物；其中S被稀硝酸氧化成硫酸根離子，則在步驟Ⅴ中向X中滴加Ba（NO₃）₂溶液會生成BaSO₄沉淀，
故答案為：BaSO₄；S；
（4）①根據(jù)圖示可知，裝置A中玻璃儀器有圓底燒瓶、導(dǎo)管和分液漏斗；乳白色沉淀為氯化銀和S的混合物，裝置A的作用是提供氧氣，根據(jù)圓底燒瓶中為二氧化錳可知W為過氧化氫溶液，
故答案為：分液漏斗；過氧化氫溶液；
②進(jìn)一步確認(rèn)步驟Ⅲ中乳白色沉淀產(chǎn)生的原因，裝置C中的試劑為NaCl溶液和Ag₂S懸濁液的混合物，則裝置B中應(yīng)該不含氯化鈉溶液，即為Ag₂S懸濁液，通過對比反應(yīng)現(xiàn)象判斷生成乳白色沉淀產(chǎn)生的原因，
故答案為：Ag₂S懸濁液；
③裝置C中生成的白色沉淀為氯化銀和S單質(zhì)，反應(yīng)物應(yīng)該還有氧氣，產(chǎn)物中鈉離子只能以NaOH形式存在，則未知的反應(yīng)物為NaOH，再根據(jù)H元素守恒可知另一種未知反應(yīng)物為水，然后根據(jù)化合價(jià)升降相等配平可得反應(yīng)方程式：2Ag₂S+4NaCl+O₂+2H₂O?4AgCl+2S+4NaOH；
裝置C中氯化鈉的作用為：氧氣將Ag₂S氧化成S時(shí)有Ag⁺產(chǎn)生，NaCl電離的氯離子與溶液中銀離子結(jié)合生成AgCl沉淀，使溶液中c（Ag⁺）減小，從而有利于氧化還原反應(yīng)2Ag₂S+4NaCl+O₂+2H₂O?4AgCl+2S+4NaOH向右移動(dòng)，
故答案為：2Ag₂S+4NaCl+O₂+2H₂O?4AgCl+2S+4NaOH；氧氣將Ag₂S氧化成S時(shí)有Ag⁺產(chǎn)生，NaCl電離的氯離子與銀離子結(jié)合生成AgCl沉淀，使c（Ag⁺）減小，有利于氧化還原反應(yīng)的平衡右移．

點(diǎn)評 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，涉及難溶物溶度積的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的配平、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)等知識，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>