Question

2．连二亚硫酸钠和过硫酸钠是工业上的重要原材料，回答下列问题：
（1）硫在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族，连二亚硫酸是一种二元弱酸，写出连二亚硫酸的第一步电离方程式：H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺
（2）过硫酸钠可溶于水，具有强氧化性，硫酸酸化的过硫酸钠可直接氧化单质铜：Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄，其中，还原产物为Na₂SO₄、CuSO₄（填化学式），反应过程中，体系内的温度变化不大，但反应开始较慢，反应开始一段时间后反应速率明显加快，推测原因是Cu²⁺是反应的催化剂．
（3）利用甲酸钠（HCOONa）作还原剂，在NaOH溶液中可将SO₂（溶解在甲醇中）还原为二亚硫酸钠，该反应的化学方程式为NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O．
（4）在阳离子交换膜隔开的电解池中，电解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈．
①阴极产物为H₂（填化学式）．
②阳极反应式为2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-．
③能穿过离子交换膜的离子是Na⁺，离子的移动方向为b→a．

Answer 1

分析 （1）S的原子结构中有3个电子层，最外层电子数为6；连二亚硫酸是一种二元弱酸，存在电离平衡；
（2）Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄中，S元素的化合价降低，Cu元素的化合价升高；
反应开始一段时间后反应速率明显加快与催化剂有关；
（3）反应生成Na₂S₂O₄，还生成二氧化碳和水；
（4）电解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，S元素的化合价升高，应在阳极上失去电子生成Na₂S₂O₈，则阴极氢离子放电，溶液中阳离子向阴极移动．

解答 解：（1）S的原子结构中有3个电子层，最外层电子数为6，则硫位于元素周期表中第三周期ⅥA族，连二亚硫酸是一种二元弱酸，连二亚硫酸的第一步电离方程式为H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺，故答案为：三；ⅥA；H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺；
（2）Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄中，S元素的化合价降低，得到电子被还原，则还原产物为Na₂SO₄、CuSO₄；反应开始较慢，反应开始一段时间后反应速率明显加快，原因可能为Cu²⁺是反应的催化剂，故答案为：Na₂SO₄、CuSO₄；Cu²⁺是反应的催化剂；
（3）反应生成Na₂S₂O₄，还生成二氧化碳和水，则该反应为NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O，故答案为：NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O；
（4）电解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，S元素的化合价升高，应在阳极上失去电子生成Na₂S₂O₈，由图可知，左侧为阴极，右侧为阳极，
①阴极氢离子放电，生成氢气，即阴极产物为H₂，故答案为：H₂；
②电解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，发生2NaHSO₄$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na₂S₂O₈+H₂↑，阳极反应为2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-，故答案为：2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-；
③溶液中阳离子向阴极移动，图中为阳离子交换膜，则能穿过离子交换膜的离子是Na⁺，离子的移动方向为b→a，故答案为：Na⁺；b→a．

点评 本题考查较综合，涉及电离、氧化还原反应、电化学及反应速率的影响因素等，侧重化学反应原理中高频考点的考查，题目难度不大．