Question

【题目】广泛用于纺织工业的连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，俗称保险粉，是一种强还原剂，可溶于水，但不溶于乙醇，在碱性介质中稳定。

Ⅰ.工业上制备连二亚硫酸钠的流程如下：

请回答下列问题：

（1）步骤①中的化学方程式为___________________________________；

（2）步骤②中沉淀为_________________________________（填化学式）；

（3）步骤③中加入NaCl 固体的作用是______________________________，分离出保险粉方法为_______、洗涤、干燥，洗涤所用试剂是___________________________。

Ⅱ.工业上也可用右图装置电解NaHSO3溶液制Na2S2O4。

（1）惰性电极a连接电源的_________（填“正极”或“负极”），其电极反应式为________________；

（2）若不加隔膜，则得不到连二亚硫酸钠，其原因是____________________________。

Ⅲ.探究Na2S2O4的性质：

某课题小组常温下测定0.050 molL-1Na2S2O4溶液在空气中的pH变化如下图所示；

（1）0-t1段主要生成HSO3-，根据pH变化图，写出0- t1发生反应的离子方程式为______________；

（2）若t1时溶液中Na2S2O4全部被氧化成NaHSO3，此时溶液中c(SO32-)-c(H2SO3) =__________ molL-1（填具体数值，不考虑溶液体积变化）

Answer 1

【答案】 Zn+2SO2=ZnS2O4 Zn(OH)2 降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出 过滤 乙醇 负极 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH- Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化或HSO3-在阳极失电子得到硫酸根 2H2O+2S2O42-+O2=4HSO3- 10-5-10-9

【解析】Ⅰ.锌粉加水形成分散系，再通入二氧化硫反应得到ZnS2O4，加入18%d NaOH溶液反应得到氢氧化锌沉淀、Na2S2O4，最后加入NaCl降低Na2S2O4的溶解度，析出Na2S2O4，溶液D中含有NaCl。

(1)根据上述分析，步骤①中的化学方程式为Zn+2SO2=ZnS2O4，故答案为：Zn+2SO2=ZnS2O4；

(2)步骤②中沉淀为Zn(OH)2，故答案为：Zn(OH)2；

(3)步骤③中加入NaCl 固体可以降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出，然后过滤、洗涤、干燥即可分离出保险粉；连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是一种强还原剂，可溶于水，但不溶于乙醇。为了减少Na2S2O4的溶解损失，洗涤液可以选用乙醇，故答案为：降低Na2S2O4的溶解度，使更多Na2S2O4析出；过滤；乙醇；

Ⅱ. a极上NaHSO3生成Na2S2O4，S元素化合价由+4价降低到+3价，发生还原反应，应为阴极，a连接电源的负极，b极上氢氧化钠溶液中的水被氧化生成氧气，为阳极，b连接电源的正极。

(1)根据上述分析，惰性电极a连接电源的负极”)，其电极反应式为2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-，故答案为：负极；2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；

(2)若不加隔膜，Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根，得不到连二亚硫酸钠，故答案为：Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根；

Ⅲ.(1)Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0～t1段发生离子反应方程式为 2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，故答案为：2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-；

(2)若t1时溶液中Na2S2O4全部被氧化成NaHSO3，浓度为0.1 mol/L，根据图像，此时溶液的pH=5，溶液中存在物料守恒，c(SO32-)+c(H2SO3)+ c(HSO3-)=0.1 mol/L，也存在电荷守恒，c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)，则c(SO32-)-c(H2SO3)= c(Na+)+ c(H+)- c(OH-)-0.1 mol/L= c(H+)- c(OH-)=(10-5-10-9)mol/L，故答案为：10-5-10-9。