Question

【題目】連二亞硫酸鈉（Na2S2O4），有極強的還原性，受熱、遇水都會發生分解反應放出大量的熱，甚至引起燃燒，不溶于乙醇，可溶于氫氧化鈉水溶液并穩定存在。

（1）鋅粉法是制備Na2S2O4的一種常見方法，其原理如圖1所示：

①須將鋅粉和水制成懸濁液的原因是 ______ ；若用Na2SO3固體和某酸反應制備SO2氣體，你認為下列最適宜選用的酸是 ______

A．濃鹽酸 B．質量分數為70%的H2SO4

C．稀硝酸 D．質量分數為10%的稀硫酸

②步驟III過程較為復雜，其中涉及過濾、洗滌、干燥等操作，請寫出洗滌過程的操作方法： ______ 。

（2）吸收大氣污染物SO2和NO，獲得Na2S2O4和NH4NO3產品的流程圖如圖2（Ce為鈰元素）：

①裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce4+氧化的產物主要是NO3-、NO2-，寫出生成NO3-的離子方程式 ______

②裝置III中電解槽陰極發生的電極反應為 ______ 。

③已知進入裝置IV的溶液中，NO2-的濃度為a gL-1，要使1m3該溶液中的NO2-完全轉化為NH4NO3，需至少向裝置IV中通入標準狀況下的O2 ______ L。（用含a代數式表示，計算結果保留整數）

（3）課題小組測定0.050molL-1Na2S2O4溶液在空氣中pH變化如圖3，0-t1段主要生成HSO3-，則0-t1發生離子反應方程式為 ______ ，t1時刻溶液中離子濃度由大到小的順序是 ______ ，t3時溶液中主要陰離子符號是 ______ 。

Answer 1

【答案】增大鋅反應的表面積，加快化學反應速率 B 加入乙醇至浸沒沉淀，濾干后重復操作2-3次 NO+3Ce4++2H2O=NO3-+3Ce3++4H+ 2SO32-+2H2O+2e-=S2O42-+4OH- 243a 2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3- c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-） SO42-

【解析】

鋅粉、水形成分散系，通入二氧化硫反應得到ZnS2O4，加入過量NaOH溶液反應得到Na2S2O4溶液，再經過復雜的操作過程得到Na2S2O4晶體。

（1）①將鋅粉和水制成懸濁液的原因是：增大鋅反應的表面積，加快化學反應速率；A項，鹽酸易揮發，制備的二氧化硫含有HCl；B項，亞硫酸鈉與70%硫酸反應制得二氧化硫；C項，亞硫酸鈉具有還原性，硝酸具有氧化性，發生氧化還原反應，不能制得二氧化硫；D項，二氧化硫易溶于水，10%的硫酸濃度太小，不利于二氧化硫的逸出；答案選B；

故答案為：增大鋅反應的表面積，加快化學反應速率；B；

②根據題給信息，用乙醇洗滌，除去可溶性雜質，并減少因溶解導致的損失，洗滌過程的操作方法：加入乙醇至浸沒沉淀，濾干后重復操作2-3次，

故答案為：加入乙醇至浸沒沉淀，濾干后重復操作2-3次；

（2）①裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce4+氧化生成NO3-，而Ce4+被還原為Ce3+氧化，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應離子方程式為：NO+3Ce4++2H2O=NO3-+3Ce3++4H+，

故答案為：NO+3Ce4++2H2O=NO3-+3Ce3++4H+；

②電解槽陰極發生還原反應，SO32-被還原為S2O42-，電極反應式為：2SO32-+2H2O+2e-=S2O42-+4OH-，

故答案為：2SO32-+2H2O+2e-=S2O42-+4OH-；

③NO2-的濃度為agL-1，要使1m3該溶液中的NO2-完全轉化為NH4NO3，則失去電子數目是：mol×2，設消耗標況下氧氣的體積是V，則得到電子數目是：nol×4，根據電子守恒：mol×2=nol×4，解得V=243a，

故答案為：243a；

（3）0～t1段主要先生成HSO3-，溶液顯酸性，說明HSO3-的電離程度大于水解程度，Na2S2O4溶液在空氣中易被氧化生成亞硫酸氫鈉，0～t1發生離子反應方程式為：2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，亞硫酸氫根的電離程度不大，而水也會電離產生氫離子，故t1時刻溶液中離子濃度由大到小的順序是：c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-），

t3時溶液的pH=1，說明溶液的酸性較強，因此亞硫酸氫鈉被氧化為硫酸氫鈉，則溶液中主要陰離子符號是SO42-，

故答案為：2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-；c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-）；SO42-。