Question

2．連二亞硫酸鈉和過硫酸鈉是工業(yè)上的重要原材料，回答下列問題：
（1）硫在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族，連二亞硫酸是一種二元弱酸，寫出連二亞硫酸的第一步電離方程式：H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺
（2）過硫酸鈉可溶于水，具有強(qiáng)氧化性，硫酸酸化的過硫酸鈉可直接氧化單質(zhì)銅：Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄，其中，還原產(chǎn)物為Na₂SO₄、CuSO₄（填化學(xué)式），反應(yīng)過程中，體系內(nèi)的溫度變化不大，但反應(yīng)開始較慢，反應(yīng)開始一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快，推測原因是Cu²⁺是反應(yīng)的催化劑．
（3）利用甲酸鈉（HCOONa）作還原劑，在NaOH溶液中可將SO₂（溶解在甲醇中）還原為二亞硫酸鈉，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O．
（4）在陽離子交換膜隔開的電解池中，電解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈．
①陰極產(chǎn)物為H₂（填化學(xué)式）．
②陽極反應(yīng)式為2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-．
③能穿過離子交換膜的離子是Na⁺，離子的移動(dòng)方向?yàn)閎→a．

Answer 1

分析 （1）S的原子結(jié)構(gòu)中有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6；連二亞硫酸是一種二元弱酸，存在電離平衡；
（2）Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄中，S元素的化合價(jià)降低，Cu元素的化合價(jià)升高；
反應(yīng)開始一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快與催化劑有關(guān)；
（3）反應(yīng)生成Na₂S₂O₄，還生成二氧化碳和水；
（4）電解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，S元素的化合價(jià)升高，應(yīng)在陽極上失去電子生成Na₂S₂O₈，則陰極氫離子放電，溶液中陽離子向陰極移動(dòng)．

解答 解：（1）S的原子結(jié)構(gòu)中有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，則硫位于元素周期表中第三周期ⅥA族，連二亞硫酸是一種二元弱酸，連二亞硫酸的第一步電離方程式為H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺，故答案為：三；ⅥA；H₂S₂0₄?HS₂0₄^-+H⁺；
（2）Na₂S₂0₈+Cu═Na₂SO₄+CuSO₄中，S元素的化合價(jià)降低，得到電子被還原，則還原產(chǎn)物為Na₂SO₄、CuSO₄；反應(yīng)開始較慢，反應(yīng)開始一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快，原因可能為Cu²⁺是反應(yīng)的催化劑，故答案為：Na₂SO₄、CuSO₄；Cu²⁺是反應(yīng)的催化劑；
（3）反應(yīng)生成Na₂S₂O₄，還生成二氧化碳和水，則該反應(yīng)為NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O，故答案為：NaOH+HCOONa+2SO₂=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O；
（4）電解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，S元素的化合價(jià)升高，應(yīng)在陽極上失去電子生成Na₂S₂O₈，由圖可知，左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，
①陰極氫離子放電，生成氫氣，即陰極產(chǎn)物為H₂，故答案為：H₂；
②電解NaHSO₄水溶液可得到Na₂S₂O₈，發(fā)生2NaHSO₄$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂S₂O₈+H₂↑，陽極反應(yīng)為2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-，故答案為：2SO₄^2--4e^-=S₂O₈^2-；
③溶液中陽離子向陰極移動(dòng)，圖中為陽離子交換膜，則能穿過離子交換膜的離子是Na⁺，離子的移動(dòng)方向?yàn)閎→a，故答案為：Na⁺；b→a．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，涉及電離、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)及反應(yīng)速率的影響因素等，側(cè)重化學(xué)反應(yīng)原理中高頻考點(diǎn)的考查，題目難度不大．