Question

17．硫的含氧酸及含氧酸盐的种类较多，这些物质在工业生产中具有较为广泛的用途．回答下列问题：
（1）连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）用于纺织工业的还原性染色及丝、毛、尼龙等织物的漂白，还可用于肥皂、竹器、瓷土的漂白等．
①H₂S₂O₄中，S的化合价为+3价；
②连二亚硫酸是一种二元弱酸，其第一步电离的电离常数表达式K_a=$\frac{c（H{S}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}{S}_{2}{O}_{4}）}$；
③连二亚硫酸钠暴露于空气中易吸收氧气和潮气而被氧化，且氧化产物随着O₂的量不同而不同，当O₂足量时，被完全氧化为NaHSO₄，反应的化学方程式为2Na₂S₂O₄+3O₂+2H₂O=4NaHSO₄ ；若生成物NaHSO₃：NaHSO₄的物质的量之比为13：1时，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：7．
（2）过硫酸钾（K₂S₂O₈）可用作漂白剂、强氧化剂、照相药品、分析试剂等．电解含硫酸、硫酸铵的电解液可制备H₂S₂O₈，其与硫酸铵反应生成（NH₄）₂S₂O₈，再加入K₂SO₄可制得K₂S₂O₈．
①电解含硫酸、硫酸铵的电解液时阳极反应式为2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-（或2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺）；
②电解过程中发生反应：（NH₄）₂SO₄+H₂S₂O₈=（NH₄）₂S₂O₈+H₂SO₄，电解后加入K₂SO₄发生的反应为（NH₄）₂S₂O₈+K₂SO₄+H₂SO₄=K₂S₂O₈+2NH₄HSO₄，然后经冷却、分离、结晶、干燥，制得过硫酸钾成品．后者能发生的原因是K₂S₂O₈溶解度小于（NH₄）₂S₂O₈、K₂SO₄的溶解度．

Answer 1

分析 （1）①根据化合价代数和为0分析；
②连二亚硫酸是一种二元弱酸，其第一步电离方程式为H₂S₂O₄?HS₂O₄^-+H⁺，据此书写电离常数表达式K_a；
③Na₂S₂O₄易吸收氧气和潮气而被氧化，当O₂足量时，被完全氧化为NaHSO₄，原子守恒配平书写化学方程式，若生成物NaHSO₃：NaHSO₄的物质的量之比为13：1时，依据电子守恒计算氧化剂与还原剂的物质的量之比；
（2）①电解池中阳极SO₄^2-发生氧化反应，阴极H⁺放电发生还原反应；
②电解后加入K₂SO₄发生的反应为（NH₄）₂S₂O₈+K₂SO₄+H₂SO₄=K₂S₂O₈+2NH₄HSO₄，然后经冷却、分离、结晶、干燥，制得过硫酸钾成品是利用反应前后物质溶解度不同分析．

解答 解：（1）①因为Na为+1价，O为-2价，根据化合价代数和为0，则S为+3价，故答案为：+3；
②连二亚硫酸是一种二元弱酸，其第一步电离方程式为H₂S₂O₄?HS₂O₄^-+H⁺，据此书写电离常数表达式K_a=$\frac{c（H{S}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}{S}_{2}{O}_{4}）}$，故答案为：$\frac{c（H{S}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}{S}_{2}{O}_{4}）}$；
③Na₂S₂O₄易吸收氧气和潮气而被氧化，当O₂足量时，被完全氧化为NaHSO₄，原子守恒配平书写化学方程式为：2Na₂S₂O₄+3O₂+2H₂O=4NaHSO₄，若生成物NaHSO₃：NaHSO₄的物质的量之比为13：1时，反应的化学方程式为：7Na₂S₂O₄+4O₂+7H₂O=13NaHSO₃+NaHSO₄，依据化学方程式和电子守恒计算氧化剂与还原剂的物质的量之比为：4：7，
故答案为：2Na₂S₂O₄+3O₂+2H₂O=4NaHSO₄ ；4：7；
（2）①阳极失电子化合价升高：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-（或2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺），阴极H⁺放电；
故答案为：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-（或2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺）；
②电解后加入K₂SO₄发生的反应为（NH₄）₂S₂O₈+K₂SO₄+H₂SO₄=K₂S₂O₈+2NH₄HSO₄，然后经冷却、分离、结晶、干燥，制得过硫酸钾成品．此反应能发生的原因是K₂S₂O₈溶解度小于（NH₄）₂S₂O₈、K₂SO₄的溶解度，会析出晶体，
故答案为：K₂S₂O₈溶解度小于（NH₄）₂S₂O₈、K₂SO₄的溶解度．

点评 本题考查了含硫物质性质、化学方程式书写、氧化还原反应电子守恒计算、电解原理应用等知识点，注意题干信息分析，掌握基础是解题关键，题目难度中等．