Question

【題目】連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）是印染工業(yè)的一種常用原料，又稱保險(xiǎn)粉，是一種白色粉末，易溶于水，但不溶于乙醇，在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定。

（1）Na2S2O4中S元素的化合價(jià)為____。

（2）連二亞硫酸鈉在潮濕空氣中極不穩(wěn)定，易分解并引起燃燒，甚至發(fā)生爆炸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na2S2O4=Na2S2O3+Na2SO3+___。保存“保險(xiǎn)粉”時(shí)常加入少量Na2CO3固體，目的是___。

（3）Na2S2O4暴露于空氣中易吸收氧氣和水蒸氣而變質(zhì)，當(dāng)氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式為____。

（4）工業(yè)上可用如圖裝置電解NaHSO3和NaC1溶液制Na2S2O4。總反應(yīng)為：2NaHSO3+2NaC1Na2S2O4+2NaOH+C12↑

①惰性電極a連接電源的____（填“正極”或“負(fù)極”），其電極反應(yīng)式為____；

②若不加隔膜，則連二亞硫酸鈉產(chǎn)率降低，其原因是____。

向銀離子的乙二胺四乙酸（EDTA）配合物溶液中，滴加用NaOH堿化的連二亞硫酸鈉溶液可生成納米級(jí)銀粉，該方法能用來(lái)測(cè)定Na2S2O4純度，其反應(yīng)原理可簡(jiǎn)單表示為：2Ag++S2O42-+4OH-=2Ag↓+2SO32-+2H2O�，F(xiàn)取5.000g粗產(chǎn)品用上述方法測(cè)定純度，將制得納米級(jí)銀過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量，其質(zhì)量為4.320g。計(jì)算粗產(chǎn)品中連二亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____。測(cè)得連二亞硫酸鈉的純度比實(shí)際值小，若排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作誤差，分析可能的原因是____。

Answer 1

【答案】+3 SO2 Na2CO3為堿性物質(zhì)，可提高“保險(xiǎn)粉”的穩(wěn)定性 NaHSO3 負(fù)極 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH- 若不加隔膜，則部分HSO3-到陽(yáng)極失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，使連二亞硫酸鈉產(chǎn)率下降 69.6% 連二亞硫酸鈉具有強(qiáng)還原性，部分被空氣中的氧氣氧化

【解析】

（1）化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子種類和數(shù)目不變分析解答；由題給信息可知，Na2S2O4在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定，加入少量Na2CO3固體可防止其分解；
（3）根據(jù)電子守恒計(jì)算生成物中S的化合價(jià)，結(jié)合原子守恒推斷生成物；
（4）①NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2S2O4，元素化合價(jià)降低，亞硫酸氫鈉發(fā)生得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則a電極為陽(yáng)極，結(jié)合電子守恒、電荷守恒寫出電極反應(yīng)式；
②若不加隔膜，則HSO3-到陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，導(dǎo)致連二亞硫酸鈉的產(chǎn)率降低；
（5）根據(jù)方程式可知n（Na2S2O4）與n（Ag），結(jié)合m=nM和質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算粗產(chǎn)品中連二亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
由于連二亞硫酸鈉具有強(qiáng)還原性，易被空氣中氧氣氧化，據(jù)此分析解答。

(1)Na2S2O4中Na的化合價(jià)為+1、O為-2，根據(jù)化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算得出S元素的化合價(jià)為+3，故答案為：+3；

(2)根據(jù)反應(yīng)前后原子種類和數(shù)目不變可知，Na2S2O4分解還生成SO2氣體；Na2S2O4在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定，加入少量Na2CO3固體可防止其分解，故答案為：SO2；Na2CO3為堿性物質(zhì)，可提高“保險(xiǎn)粉”的穩(wěn)定性；

(3)Na2S2O4具有強(qiáng)還原性，和O2以2：1反應(yīng)時(shí)，1molO2得到4mol電子、2molNa2S2O4失去4mol電子，所以S的化合價(jià)升高1，即生成物中S的化合價(jià)為+4，由于Na2S2O4氧氣和水蒸氣而變質(zhì)生成+4價(jià)生成物，所以生成物為NaHSO3，故答案為：NaHSO3；

(4)由總反應(yīng)2NaHSO3+2NaC1Na2S2O4+2NaOH+C12↑可知，S的化合價(jià)降低、Cl化合價(jià)升高，所以NaHSO3在陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Na2S2O4，即惰性電極a為陰極，與電源負(fù)極相接，電極反應(yīng)式為 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；若不加隔膜，則部分HSO3-轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極、被陽(yáng)極生成的氯氣氧化生成硫酸根離子，使連二亞硫酸鈉產(chǎn)率下降，故答案為：負(fù)極；2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；若不加隔膜，則部分HSO3-到陽(yáng)極失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，使連二亞硫酸鈉產(chǎn)率下降(或部分HSO3-被陽(yáng)極產(chǎn)生的 Cl2氧化生成SO42-，使連二亞硫酸鈉產(chǎn)率下降)；

(5)方程式2Ag++S2O42-+4OH-=2Ag↓+2SO32-+2H2O可知，n(Na2S2O4)=n(Ag)=0.5×=0.02mol，m(Na2S2O4)=nM=0.02mol×174g/mol=3.480g，所以粗品中連二亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=69.6%；

由于連二亞硫酸鈉具有強(qiáng)還原性，易被空氣中的氧氣氧化導(dǎo)致粗品中連二亞硫酸鈉的質(zhì)量減少，故答案為：69.6%； 連二亞硫酸鈉具有強(qiáng)還原性，部分被空氣中的氧氣氧化(或生成的納米級(jí)的銀粉有部分穿過(guò)濾紙進(jìn)入濾液中導(dǎo)致銀質(zhì)量減少)。