Question

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

（1）Na2S2O4中S元素的化合價為____。

（2）連二亞硫酸鈉在潮濕空氣中極不穩定，易分解并引起燃燒，甚至發生爆炸，反應的化學方程式為：2Na2S2O4=Na2S2O3+Na2SO3+___。保存“保險粉”時常加入少量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，當氧化劑和還原劑的物質的量之比為1：2時，反應產物的化學式為____。

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

①惰性電極a連接電源的____（填“正極”或“負極”），其電極反應式為____；

②若不加隔膜，則連二亞硫酸鈉產率降低，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銀粉，該方法能用來測定Na2S2O4純度，其反應原理可簡單表示為：2Ag++S2O42-+4OH-=2Ag↓+2SO32-+2H2O。現取5.000g粗產品用上述方法測定純度，將制得納米級銀過濾、洗滌、干燥、稱量，其質量為4.320g。計算粗產品中連二亞硫酸鈉的質量分數為____。測得連二亞硫酸鈉的純度比實際值小，若排除實驗過程中的操作誤差，分析可能的原因是____。

Answer 1

【答案】+3 SO2 Na2CO3為堿性物質，可提高“保險粉”的穩定性 NaHSO3 負極 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH- 若不加隔膜，則部分HSO3-到陽極失電子、發生氧化反應生成硫酸根離子，使連二亞硫酸鈉產率下降 69.6% 連二亞硫酸鈉具有強還原性，部分被空氣中的氧氣氧化

【解析】

（1）化合物中元素化合價代數和為0；
（2）根據化學反應前后原子種類和數目不變分析解答；由題給信息可知，Na2S2O4在堿性介質中穩定，加入少量Na2CO3固體可防止其分解；
（3）根據電子守恒計算生成物中S的化合價，結合原子守恒推斷生成物；
（4）①NaHSO3轉化為Na2S2O4，元素化合價降低，亞硫酸氫鈉發生得到電子發生還原反應，則a電極為陽極，結合電子守恒、電荷守恒寫出電極反應式；
②若不加隔膜，則HSO3-到陽極失電子發生氧化反應生成硫酸根離子，導致連二亞硫酸鈉的產率降低；
（5）根據方程式可知n（Na2S2O4）與n（Ag），結合m=nM和質量分數公式計算粗產品中連二亞硫酸鈉的質量分數；
由于連二亞硫酸鈉具有強還原性，易被空氣中氧氣氧化，據此分析解答。

(1)Na2S2O4中Na的化合價為+1、O為-2，根據化合物中元素化合價代數和為0計算得出S元素的化合價為+3，故答案為：+3；

(2)根據反應前后原子種類和數目不變可知，Na2S2O4分解還生成SO2氣體；Na2S2O4在堿性介質中穩定，加入少量Na2CO3固體可防止其分解，故答案為：SO2；Na2CO3為堿性物質，可提高“保險粉”的穩定性；

(3)Na2S2O4具有強還原性，和O2以2：1反應時，1molO2得到4mol電子、2molNa2S2O4失去4mol電子，所以S的化合價升高1，即生成物中S的化合價為+4，由于Na2S2O4氧氣和水蒸氣而變質生成+4價生成物，所以生成物為NaHSO3，故答案為：NaHSO3；

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

(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量分數為×100%=69.6%；

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