Question

【题目】连二亚硫酸钠（Na2S2O4）是印染工业的一种常用原料，又称保险粉，是一种白色粉末，易溶于水，但不溶于乙醇，在碱性介质中稳定。

（1）Na2S2O4中S元素的化合价为____。

（2）连二亚硫酸钠在潮湿空气中极不稳定，易分解并引起燃烧，甚至发生爆炸，反应的化学方程式为：2Na2S2O4=Na2S2O3+Na2SO3+___。保存“保险粉”时常加入少量Na2CO3固体，目的是___。

（3）Na2S2O4暴露于空气中易吸收氧气和水蒸气而变质，当氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2时，反应产物的化学式为____。

（4）工业上可用如图装置电解NaHSO3和NaC1溶液制Na2S2O4。总反应为：2NaHSO3+2NaC1Na2S2O4+2NaOH+C12↑

①惰性电极a连接电源的____（填“正极”或“负极”），其电极反应式为____；

②若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是____。

向银离子的乙二胺四乙酸（EDTA）配合物溶液中，滴加用NaOH碱化的连二亚硫酸钠溶液可生成纳米级银粉，该方法能用来测定Na2S2O4纯度，其反应原理可简单表示为：2Ag++S2O42-+4OH-=2Ag↓+2SO32-+2H2O。现取5.000g粗产品用上述方法测定纯度，将制得纳米级银过滤、洗涤、干燥、称量，其质量为4.320g。计算粗产品中连二亚硫酸钠的质量分数为____。测得连二亚硫酸钠的纯度比实际值小，若排除实验过程中的操作误差，分析可能的原因是____。

Answer 1

【答案】+3 SO2 Na2CO3为碱性物质，可提高“保险粉”的稳定性 NaHSO3 负极 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH- 若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子、发生氧化反应生成硫酸根离子，使连二亚硫酸钠产率下降 69.6% 连二亚硫酸钠具有强还原性，部分被空气中的氧气氧化

【解析】

（1）化合物中元素化合价代数和为0；
（2）根据化学反应前后原子种类和数目不变分析解答；由题给信息可知，Na2S2O4在碱性介质中稳定，加入少量Na2CO3固体可防止其分解；
（3）根据电子守恒计算生成物中S的化合价，结合原子守恒推断生成物；
（4）①NaHSO3转化为Na2S2O4，元素化合价降低，亚硫酸氢钠发生得到电子发生还原反应，则a电极为阳极，结合电子守恒、电荷守恒写出电极反应式；
②若不加隔膜，则HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，导致连二亚硫酸钠的产率降低；
（5）根据方程式可知n（Na2S2O4）与n（Ag），结合m=nM和质量分数公式计算粗产品中连二亚硫酸钠的质量分数；
由于连二亚硫酸钠具有强还原性，易被空气中氧气氧化，据此分析解答。

(1)Na2S2O4中Na的化合价为+1、O为-2，根据化合物中元素化合价代数和为0计算得出S元素的化合价为+3，故答案为：+3；

(2)根据反应前后原子种类和数目不变可知，Na2S2O4分解还生成SO2气体；Na2S2O4在碱性介质中稳定，加入少量Na2CO3固体可防止其分解，故答案为：SO2；Na2CO3为碱性物质，可提高“保险粉”的稳定性；

(3)Na2S2O4具有强还原性，和O2以2：1反应时，1molO2得到4mol电子、2molNa2S2O4失去4mol电子，所以S的化合价升高1，即生成物中S的化合价为+4，由于Na2S2O4氧气和水蒸气而变质生成+4价生成物，所以生成物为NaHSO3，故答案为：NaHSO3；

(4)由总反应2NaHSO3+2NaC1Na2S2O4+2NaOH+C12↑可知，S的化合价降低、Cl化合价升高，所以NaHSO3在阴极发生得电子的还原反应生成Na2S2O4，即惰性电极a为阴极，与电源负极相接，电极反应式为 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；若不加隔膜，则部分HSO3-转移到阳极、被阳极生成的氯气氧化生成硫酸根离子，使连二亚硫酸钠产率下降，故答案为：负极；2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-；若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子、发生氧化反应生成硫酸根离子，使连二亚硫酸钠产率下降(或部分HSO3-被阳极产生的 Cl2氧化生成SO42-，使连二亚硫酸钠产率下降)；

(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，所以粗品中连二亚硫酸钠的质量分数为×100%=69.6%；

由于连二亚硫酸钠具有强还原性，易被空气中的氧气氧化导致粗品中连二亚硫酸钠的质量减少，故答案为：69.6%； 连二亚硫酸钠具有强还原性，部分被空气中的氧气氧化(或生成的纳米级的银粉有部分穿过滤纸进入滤液中导致银质量减少)。