Question

【題目】廣泛用于紡織工業的連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)，俗稱保險粉，是一種強還原劑，可溶于水，但不溶于乙醇，在堿性介質中穩定。

Ⅰ.工業上制備連二亞硫酸鈉的流程如下：

請回答下列問題：

（1）步驟①中的化學方程式為___________________________________；

（2）步驟②中沉淀為_________________________________（填化學式）；

（3）步驟③中加入NaCl 固體的作用是______________________________，分離出保險粉方法為_______、洗滌、干燥，洗滌所用試劑是___________________________。

Ⅱ.工業上也可用右圖裝置電解NaHSO3溶液制Na2S2O4。

（1）惰性電極a連接電源的_________（填“正極”或“負極”），其電極反應式為________________；

（2）若不加隔膜，則得不到連二亞硫酸鈉，其原因是____________________________。

Ⅲ.探究Na2S2O4的性質：

某課題小組常溫下測定0.050 molL-1Na2S2O4溶液在空氣中的pH變化如下圖所示；

（1）0-t1段主要生成HSO3-，根據pH變化圖，寫出0- t1發生反應的離子方程式為______________；

（2）若t1時溶液中Na2S2O4全部被氧化成NaHSO3，此時溶液中c(SO32-)-c(H2SO3) =__________ molL-1（填具體數值，不考慮溶液體積變化）

Answer 1

【答案】 Zn+2SO2=ZnS2O4 Zn(OH)2 降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出 過濾 乙醇 負極 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH- Na2S2O4被陽極生成的氧氣氧化或HSO3-在陽極失電子得到硫酸根 2H2O+2S2O42-+O2=4HSO3- 10-5-10-9

【解析】Ⅰ.鋅粉加水形成分散系，再通入二氧化硫反應得到ZnS2O4，加入18%d NaOH溶液反應得到氫氧化鋅沉淀、Na2S2O4，最后加入NaCl降低Na2S2O4的溶解度，析出Na2S2O4，溶液D中含有NaCl。

(1)根據上述分析，步驟①中的化學方程式為Zn+2SO2=ZnS2O4，故答案為：Zn+2SO2=ZnS2O4；

(2)步驟②中沉淀為Zn(OH)2，故答案為：Zn(OH)2；

(3)步驟③中加入NaCl 固體可以降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出，然后過濾、洗滌、干燥即可分離出保險粉；連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)是一種強還原劑，可溶于水，但不溶于乙醇。為了減少Na2S2O4的溶解損失，洗滌液可以選用乙醇，故答案為：降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出；過濾；乙醇；

Ⅱ. a極上NaHSO3生成Na2S2O4，S元素化合價由+4價降低到+3價，發生還原反應，應為陰極，a連接電源的負極，b極上氫氧化鈉溶液中的水被氧化生成氧氣，為陽極，b連接電源的正極。

(1)根據上述分析，惰性電極a連接電源的負極”)，其電極反應式為2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-，故答案為：負極；2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；

(2)若不加隔膜，Na2S2O4被陽極生成的氧氣氧化得到硫酸根，得不到連二亞硫酸鈉，故答案為：Na2S2O4被陽極生成的氧氣氧化得到硫酸根；

Ⅲ.(1)Na2S2O4溶液在空氣中易被氧化生成亞硫酸氫鈉，則0～t1段發生離子反應方程式為 2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，故答案為：2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-；

(2)若t1時溶液中Na2S2O4全部被氧化成NaHSO3，濃度為0.1 mol/L，根據圖像，此時溶液的pH=5，溶液中存在物料守恒，c(SO32-)+c(H2SO3)+ c(HSO3-)=0.1 mol/L，也存在電荷守恒，c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)，則c(SO32-)-c(H2SO3)= c(Na+)+ c(H+)- c(OH-)-0.1 mol/L= c(H+)- c(OH-)=(10-5-10-9)mol/L，故答案為：10-5-10-9。