Question

4．連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）又稱保險粉，是印刷工業(yè)中重要的還原劑．某課題小組進行如下實驗．
Ⅰ．查閱材料
①連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）是一種白色粉末，易溶于水，難溶于乙醇．
②2Na₂S₂O₄+4HCl═4NaCl+S↓+3SO₂↑+2H₂O
Na₂S₂O₃+2HCl═2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O
（1）制備方法
75℃時將甲酸鈉和純堿加入乙醇水溶液中，通入SO₂進行反應，完成其反應方程式：
2HCOONa+1Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+1H₂O
冷卻至40℃～45℃，過濾，用乙醇洗滌，干燥制得Na₂S₂O₄．
（2）Na₂S₂O₄的性質(zhì)
①Na₂S₂O₄ 溶液在空氣中易被氧化，課題小組測定0.050 mol•L^-1 Na₂S₂O₄ 溶液在空氣中pH變化如右圖：0～t₁ 段主要生成HSO₃^-，根據(jù)pH變化圖，HSO₃^-的電離平衡＞水解平衡（填“＜”或“＞”），課題小組推測Na₂S₂O₄ 溶液在空氣中易被氧化，0～t₁ 發(fā)生離子反應方程式為2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-．t₃ 時溶液中主要陰離子符號是SO₄^2-．
②隔絕空氣加熱Na₂S₂O₄ 固體完全分解得到固體產(chǎn)物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃ 和氣體為SO₂（填化學式）．請你設(shè)計實驗驗證產(chǎn)物有Na₂S₂O₃ 存在，完成下表中內(nèi)容．（供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硝酸、BaCl₂ 溶液、KMnO₄ 溶液）

實驗步驟（不要求寫出具體操作過程）	預期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論

Answer 1

分析 （1）反應中S元素的化合價從+4價降低到+3價，得到1個電子，甲酸鈉中碳元素的化合價從+2價升高到+4價，則根據(jù)電子得失守恒有HCOONa～2SO₂，再結(jié)合原子守恒配平；
則根據(jù)電子得失守恒和原子守恒，反應的化學方程式為：2HCOONa+Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+H₂O；
連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）是一種白色粉末，易溶于水，難溶于乙醇，因此可以用乙醇洗滌產(chǎn)品；
（2）①0～t₁段主要先生成HSO₃^-，溶液顯酸性，說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度；Na₂S₂O₄溶液在空氣中易被氧化生成亞硫酸氫鈉；t₃時溶液的pH=1，說明溶液的酸性較強，因此亞硫酸氫鈉被氧化為硫酸氫鈉；
②隔絕空氣加熱Na₂S₂O₄固體完全分解，得到固體產(chǎn)物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和氣體，其中亞硫酸鈉是氧化產(chǎn)物，而Na₂S₂O₃中S是+2價，則根據(jù)氧化還原反應中電子得失守恒可知氣體應該是SO₂．根據(jù)反應Na₂S₂O₃+2HCl=2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O可知要檢驗硫代硫酸鈉，則只需要取少量完全分解的固體產(chǎn)物于試管中，加入稀鹽酸，如果有淡黃色沉淀，則有Na₂S₂O₃存在．

解答 解：（1）反應中S元素的化合價從+4價降低到+3價，得到1個電子，甲酸鈉中碳元素的化合價從+2價升高到+4價，則根據(jù)電子得失守恒有HCOONa～2SO₂，由原子守恒反應的化學方程式為：2HCOONa+Na₂CO₃+4SO₂=2Na₂S₂O₄+3CO₂+H₂O；
連二亞硫酸鈉易溶于水，難溶于乙醇，因此可以用乙醇洗滌產(chǎn)品，減少因溶解導致的損失，
故答案為：2；1；4SO₂；2；3；1H₂O；乙醇；
（2）①0～t₁段主要先生成HSO₃^-，溶液顯酸性，說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度；Na₂S₂O₄溶液在空氣中易被氧化生成亞硫酸氫鈉，0～t₁ 發(fā)生離子反應方程式為：2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-，t₃時溶液的pH=1，說明溶液的酸性較強，因此亞硫酸氫鈉被氧化為硫酸氫鈉，則溶液中主要陰離子符號是SO₄^2-，
故答案為：＞；2S₂O₄^2-+O₂+2H₂O=4HSO₃^-；SO₄^2-；
②隔絕空氣加熱Na₂S₂O₄固體完全分解，得到固體產(chǎn)物Na₂SO₃、Na₂S₂O₃和氣體，其中亞硫酸鈉是氧化產(chǎn)物，而Na₂S₂O₃中S是+2價，則根據(jù)氧化還原反應中電子得失守恒可知氣體應該是SO₂．根據(jù)反應Na₂S₂O₃+2HCl=2NaCl+S↓+SO₂↑+H₂O可知要檢驗硫代硫酸鈉，則只需要取少量完全分解的固體產(chǎn)物于試管中，加入稀鹽酸，如果有淡黃色沉淀，則有Na₂S₂O₃存在．
故答案為：SO₂；

實驗步驟（不要求寫出具體操作過程）	預期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取少量完全分解的固體產(chǎn)物于試管中加入稀鹽酸	若有淡黃色沉淀，則有Na2S2O3存在

．

點評 本題考查氧化還原反應、物質(zhì)制備和檢驗、實驗設(shè)計與探究等，是對學生綜合能力的考查，為高考常考題型，注意對題目信息的應用，難度中等．