Question

(14分)連二亞硫酸鈉(Na₂S₂O₄)俗稱保險粉，是一種強還原劑，廣泛用于紡織工業。其制備過程如下：
①把甲酸(HCOOH)和足量的NaOH溶液混合； 
②用Na₂SO₃固體和某酸反應制備SO₂氣體； 
③在一定溫度下，將足量的SO₂氣體通入①的溶液中，即有保險粉生成，同時生成一種氣體。
（1）寫出NaOH的電子式          
（2）制備SO₂時所選用的酸，你認為下列最適宜選用的是          

A．濃鹽酸	B．質量分數為70%的H2SO4
C．稀硝酸	D．質量分數為10%的稀硫酸

（3）制備保險粉的化學方程式可表示為                    
（4）保險粉可以用于除去廢水中的重鉻酸根離子(Cr₂O₇^2－被轉化為Cr³⁺)，這是目前除去酸性廢水中鉻離子的有效方法之一，則每消耗0.1mol保險粉，理論上可以除去Cr₂O₇^2－的物質的量為     mol。
（5）保險粉不穩定，容易分解生成甲、 乙、 丙三種化合物。若將甲、乙兩種物質分別配成溶液，在甲溶液中加入稀硫酸，則有淡黃色沉淀和氣體丙產生；乙溶液中加入BaCl₂溶液和稀鹽酸，有氣體丙產生，但無白色沉淀。
在甲溶液中加入稀硫酸后所發生反應的離子方程式為             
保險粉分解的化學方程式為                 
（6）保險粉在空氣中容易吸收氧氣而發生氧化。其方程式為：
①2Na₂S₂O₄+O₂+H₂O==4NaHSO₃或②2Na₂S₂O₄+O₂+H₂O==4NaHSO₃+NaHSO₄
請設計實驗證明氧化時發生的是②的反應。                   

Answer 1

(共14分，每空2分)
（1）          （2）  B  
（3）  NaOH+HCOONa+2SO₂==Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O(寫HCOOH且配平，也給分)
（4）  0.1
（5）  S₂O₃^2－+2H⁺==SO₂+S↓+H₂O     2 Na₂S₂O₄ ="=" Na₂S₂O₃+Na₂SO₃+SO₂
（6） 取少許固體溶于水中，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀產生，則證明是②
(或取少許固體溶于水中，若聞到刺激性氣味，則證明是②)

試題分析：（1）見答案。 （2）濃鹽酸有揮發性，若選用濃鹽酸則制得的SO₂不純，若選用稀硝酸，則SO₂會被硝酸氧化，若選用稀硫酸，則反應速率較慢，且生成的SO₂易溶于水，所以最合適的試劑是B。（3）步驟①所得溶液為HCOONa和NaOH的混合溶液，Na₂S₂O₄中硫的化合價為+3價，由SO₂生成Na₂S₂O₄時硫元素化合價降低而被還原，則還原劑為HCOONa(碳的化合價為+2價)，氧化產物為CO₂，反應物和生成確定后配平并補寫生成物水，即得化學方程式：NaOH+HCOONa+2SO₂==Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O。（4）除去廢水中的重鉻酸根離子時保險粉作還原劑，被氧化為SO₄^2－，每摩爾保險粉失6mol電子，而每摩爾Cr₂O₇^2－得6mol電子，所以每消耗0.1mol保險粉，理論上可以除去Cr₂O₇^2－的物質的量為0.1mol。（5） +3價的硫酸不穩定，容易發生歧化反應，根據甲與稀硫酸的反應情況可判斷甲為Na₂S₂O₃，根據乙與BaCl₂溶液反應的情況可判斷乙為Na₂SO₃，丙為SO₂，故甲溶液中加入稀硫酸后所發生反應的離子方程式為S₂O₃^2－+2H⁺==SO₂+S↓+H₂O；保險粉分解的化學方程式為2Na₂S₂O₄ ="=" Na₂S₂O₃+Na₂SO₃+SO₂。（6）反應②的生成物有NaHSO₄，要證明發生的反應是②而不是①，只需檢驗SO₄^2－即可，具體實驗是：取少許固體溶于水中，加入BaCl₂溶液，有白色沉淀產生，則證明是②(注：NaHSO₃不與BaCl₂溶液反應)。