Question

连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)又称为保险粉，常作还原剂，能溶于冷水，难溶于乙醇，在碱性介质中稳定。

Ⅰ.用甲酸钠(HCOONa)生产保险粉的工艺流程如图：

回答下列问题：

(1)Na₂S₂O₄中硫元素的化合价为_____________。

(2)“滤液”中可以循环利用的物质是__________。

(3)“洗涤”所用试剂最好为_________ (填序号)。

a.冰水            b.热水            c.无水乙醇 d.90％乙醇水溶液

(4)“反应”在70℃条件下进行，写出发生反应的化学方程式_______。

(5)在包装保存“保险粉”时加入少量的Na₂CO₃固体，目的是_______。

Ⅱ.探究保险粉的性质

(6)现将0.05mol·L^－1Na₂S₂O₄溶液在空气中放置，其溶液的pH与时间(t)的关系如图所示：

①t₁时溶液中含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序___________________。

②t₂→t₃段发生反应的离子方程式为_______________。

(7)取少量连二亚硫酸钠在隔绝空气的条件下加强热使其完全分解，得到Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和一种气体(STP)，该反应中氧化产物、还原产物的物质的量之比为__________________。

Answer

+3 乙醇 d HCOONa+NaOH+2SO2Na2S2O4+CO2+H2O Na2CO3为碱性物质，可提高“保险粉”的稳定性 c()＞c()＞c(H2SO3) 2+O2= 2+2H+ 2:1

【解析】

(1)~(5)甲酸钠和NaOH固体与SO2加热反应生成Na2S2O4，同时产生二氧化碳，Na2S2O4难溶于乙醇，加入乙醇水溶液降低Na2S2O4的溶解度，冷却结晶析出Na2S2O4晶体，过滤、洗涤得到Na2S2O4·2H2O晶体，脱水干燥，由于Na2S2O4在碱性介质中稳定所以加入Na2CO3提高其稳定性。

(6)Na2S2O4常作还原剂，说明其易被氧化，该物质中S元素为+3价，所以首先被空气的氧气氧化成+4价，据图可知溶液的酸性是逐渐增强的，而Na2SO3溶液是显碱性的，所以S元素被氧化后不是以的形式存在，而是，所以0～t1段发生离子反应方程式为2S2O+O2+2H2O=4；之后+4的硫继续被氧化氧化成+6价，而t3时溶液pH=1，根据S元素的化合价可知该点溶液中的溶质应为0.1mol/L的NaHSO4。

(1)Na2S2O4中Na为+1价，O为-2价，根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，所以S元素为+3价；

(2)滤液主要为乙醇水溶液，所以可以循环利用的物质为乙醇；

(3)Na2S2O4能溶于冷水，难溶于乙醇，所以不宜水洗，而纯净的乙醇可能无法洗净固体表面的水溶性杂质，所以最好选用90％乙醇水溶液洗涤，答案选d；

(4)反应物有HCOONa、NaOH以及SO2，产物有Na2S2O4和CO2，根据得失电子守恒和元素守恒可得化学方程式为HCOONa+NaOH+2SO2Na2S2O4+CO2+H2O；

(5)由于Na2S2O4在碱性介质中稳定，而碳酸钠为碱性物质，加入Na2CO3可提高其稳定性；

(6)①t1时溶液中的溶质为NaHSO3，溶液显酸性，说明NaHSO3的电离程度大于水解程度，含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为c()＞c()＞c(H2SO3)；

②t3时溶液中的溶质为NaHSO4，说明NaHSO3完全被氧化生成硫酸氢钠，t1～t2段发生化学反应的离子方程式为2+O2= 2+2H+；

(7)连二亚硫酸钠在隔绝空气的条件下加强热完全分解得到Na2SO3、Na2S2O3和一种气体，根据元素守恒可以推测出该气体应为SO2，结合得失电子守恒和元素守恒可知该过程中发生的反应为2Na2S2O4Na2S2O3+Na2SO3+SO2↑；Na2SO3和SO2中S元素的化合价为+4价，所以二者为氧化产物，Na2S2O3中S元素的化合价为+2价，所以为还原产物，则该反应中氧化产物、还原产物的物质的量之比为2:1。