Question

4．连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）又称保险粉，是印刷工业中重要的还原剂．某课题小组进行如下实验．
Ⅰ．查阅材料
①连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）是一种白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇．
②2Na₂S₂O₄+4HCl═4NaCl+S↓+3SO₂↑+2H₂O
Na₂S₂O₃+2HCl═2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O
（1）制备方法
75℃时将甲酸钠和纯碱加入乙醇水溶液中，通入SO₂进行反应，完成其反应方程式：
2HCOONa+1Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+1H₂O
冷却至40℃～45℃，过滤，用乙醇洗涤，干燥制得Na₂S₂O₄．
（2）Na₂S₂O₄的性质
①Na₂S₂O₄ 溶液在空气中易被氧化，课题小组测定0.050 mol•L^-1 Na₂S₂O₄ 溶液在空气中pH变化如右图：0～t₁ 段主要生成HSO₃^-，根据pH变化图，HSO₃^-的电离平衡＞水解平衡（填“＜”或“＞”），课题小组推测Na₂S₂O₄ 溶液在空气中易被氧化，0～t₁ 发生离子反应方程式为2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-．t₃ 时溶液中主要阴离子符号是SO₄^2-．
②隔绝空气加热Na₂S₂O₄ 固体完全分解得到固体产物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃ 和气体为SO₂（填化学式）．请你设计实验验证产物有Na₂S₂O₃ 存在，完成下表中内容．（供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、BaCl₂ 溶液、KMnO₄ 溶液）

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论

Answer 1

分析 （1）反应中S元素的化合价从+4价降低到+3价，得到1个电子，甲酸钠中碳元素的化合价从+2价升高到+4价，则根据电子得失守恒有HCOONa～2SO₂，再结合原子守恒配平；
则根据电子得失守恒和原子守恒，反应的化学方程式为：2HCOONa+Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+H₂O；
连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）是一种白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇，因此可以用乙醇洗涤产品；
（2）①0～t₁段主要先生成HSO₃^-，溶液显酸性，说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度；Na₂S₂O₄溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠；t₃时溶液的pH=1，说明溶液的酸性较强，因此亚硫酸氢钠被氧化为硫酸氢钠；
②隔绝空气加热Na₂S₂O₄固体完全分解，得到固体产物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和气体，其中亚硫酸钠是氧化产物，而Na₂S₂O₃中S是+2价，则根据氧化还原反应中电子得失守恒可知气体应该是SO₂．根据反应Na₂S₂O₃+2HCl=2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O可知要检验硫代硫酸钠，则只需要取少量完全分解的固体产物于试管中，加入稀盐酸，如果有淡黄色沉淀，则有Na₂S₂O₃存在．

解答 解：（1）反应中S元素的化合价从+4价降低到+3价，得到1个电子，甲酸钠中碳元素的化合价从+2价升高到+4价，则根据电子得失守恒有HCOONa～2SO₂，由原子守恒反应的化学方程式为：2HCOONa+Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+H₂O；
连二亚硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，因此可以用乙醇洗涤产品，减少因溶解导致的损失，
故答案为：2；1；4SO₂；2；3；1H₂O；乙醇；
（2）①0～t₁段主要先生成HSO₃^-，溶液显酸性，说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度；Na₂S₂O₄溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，0～t₁ 发生离子反应方程式为：2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-，t₃时溶液的pH=1，说明溶液的酸性较强，因此亚硫酸氢钠被氧化为硫酸氢钠，则溶液中主要阴离子符号是SO₄^2-，
故答案为：＞；2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-；SO₄^2-；
②隔绝空气加热Na₂S₂O₄固体完全分解，得到固体产物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和气体，其中亚硫酸钠是氧化产物，而Na₂S₂O₃中S是+2价，则根据氧化还原反应中电子得失守恒可知气体应该是SO₂．根据反应Na₂S₂O₃+2HCl=2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O可知要检验硫代硫酸钠，则只需要取少量完全分解的固体产物于试管中，加入稀盐酸，如果有淡黄色沉淀，则有Na₂S₂O₃存在．
故答案为：SO₂；

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取少量完全分解的固体产物于试管中加入稀盐酸	若有淡黄色沉淀，则有Na2S2O3存在

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点评 本题考查氧化还原反应、物质制备和检验、实验设计与探究等，是对学生综合能力的考查，为高考常考题型，注意对题目信息的应用，难度中等．