Question

【题目】连二亚硫酸钠（Na2S2O4），也称为保险粉，Na2S2O4易溶于水，难溶于甲醇，具有极强的还原性，易被空气氧化，在碱性介质中稳定。工业上常用制备Na2S2O4的方法有I锌粉法、II甲酸钠法。

Ⅰ．实验室模拟锌粉法的装置如下（加热等辅助仪器略去）

（1）第一步，将A中生成的气体通往B中进行反应，B中装的是颗粒度约为180m的锌粉与水形成的分散系，该分散系为___(填“溶液”、“胶体”或“悬浊液”)。在B装置生成连二亚硫酸锌的化学反应方程式为___。

（2）第二步，加入NaOH溶液，于28～35℃下反应生成Na2S2O4和一种白色沉淀，沉淀的成分为___（写化学式）。

（3）第三步，将第二步的混合物过滤，并向滤液中加入固体NaCl，冷却至20℃，便有Na2S2O4晶体析出；用平衡移动的原理解释加入NaCl固体的作用是___。

第四步，过滤，用甲醇洗涤滤渣，干燥，得到Na2S2O4晶体。

II．实验室模拟甲酸钠法的装置如下（加热等辅助仪器略去）

第一步，在F装置中加入甲酸钠浓溶液、氢氧化钠，甲醇(溶剂)的混合液；

第二步，向装置F中通入二氧化硫；

第三步，75℃加热一段时间，装置中有晶体析出，并产生大量气体；

第四步，过滤、洗涤、干燥，收集产品。

（4）装置F中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为___。

（5）已知某温度下，H2SO3的电离常数为K1≈1.5×10－2，K2≈1.0×10－7，H2CO3的电离常数为K1≈4.4×10－7，K2≈4.7×10－11。装置G用于吸收未反应完的SO2和反应产生的CO2。该温度下当G溶液中HSO3－、SO32－离子浓度相等时，溶液的pH约为___。

甲酸钠法于1968年实现工业化，继而逐渐替代了锌粉法生产连二亚硫酸钠。与锌粉法相比，甲酸钠法的优点在于___。

Answer 1

【答案】悬浊液 2SO2 +Zn＝ZnS2O4 Zn(OH)2 Na2S2O4（s）2Na+（aq）+S2O42-（aq），加入固体NaCl，增大Na+浓度，平衡右移，促进Na2S2O4析出 NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O 7 甲酸钠法工艺操作简单；锌粉法中使用的锌粉价格较高，甲酸钠法的原料价格低；锌粉法废液中锌离子对环境有较大污染，甲酸钠法没有废液产生

【解析】

（1）分散系中分散质的粒径大于100纳米时为浊液，180m>100nm，所以该分散系为悬浊液；装置B中的反应物为Zn，SO2，生成物为ZnS2O4，S2O42-中硫为+3价，根据电子守恒和元素守恒可得反应方程式为：，故答案为：悬浊液；；

（2）溶液中含有Zn2+，加入氢氧化钠后与氢氧根反应生成氢氧化锌沉淀，故答案为：Zn(OH)2；

（3）生成Na2S2O4晶体时，加入加入固体NaCl，增大Na+浓度，平衡右移，促进Na2S2O4析出；

（4）装置F中的反应物有SO2、NaOH和HCOONa， S2O42-中硫为+3价，故SO2做氧化剂，还原剂为HCOONa，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为：；

（5）H2SO3的电离常数为,当HSO3－、SO32－离子浓度相等时，即时，氢离子浓度等于K2≈1.0×10－7，pH值约为7，故答案为：7；

（6）方案优点一般从成本，操作复杂性，环保，安全、原料利用率等角度回答，故答案为：甲酸钠法工艺操作简单；锌粉法中使用的锌粉价格较高，甲酸钠法的原料价格低；锌粉法废液中锌离子对环境有较大污染，甲酸钠法没有废液产生。