Question

【題目】連二亞硫酸鈉（Na2S2O4），也稱為保險(xiǎn)粉，Na2S2O4易溶于水，難溶于甲醇，具有極強(qiáng)的還原性，易被空氣氧化，在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定。工業(yè)上常用制備Na2S2O4的方法有I鋅粉法、II甲酸鈉法。

Ⅰ．實(shí)驗(yàn)室模擬鋅粉法的裝置如下（加熱等輔助儀器略去）

（1）第一步，將A中生成的氣體通往B中進(jìn)行反應(yīng)，B中裝的是顆粒度約為180m的鋅粉與水形成的分散系，該分散系為___(填“溶液”、“膠體”或“懸濁液”)。在B裝置生成連二亞硫酸鋅的化學(xué)反應(yīng)方程式為___。

（2）第二步，加入NaOH溶液，于28～35℃下反應(yīng)生成Na2S2O4和一種白色沉淀，沉淀的成分為___（寫化學(xué)式）。

（3）第三步，將第二步的混合物過濾，并向?yàn)V液中加入固體NaCl，冷卻至20℃，便有Na2S2O4晶體析出；用平衡移動的原理解釋加入NaCl固體的作用是___。

第四步，過濾，用甲醇洗滌濾渣，干燥，得到Na2S2O4晶體。

II．實(shí)驗(yàn)室模擬甲酸鈉法的裝置如下（加熱等輔助儀器略去）

第一步，在F裝置中加入甲酸鈉濃溶液、氫氧化鈉，甲醇(溶劑)的混合液；

第二步，向裝置F中通入二氧化硫；

第三步，75℃加熱一段時間，裝置中有晶體析出，并產(chǎn)生大量氣體；

第四步，過濾、洗滌、干燥，收集產(chǎn)品。

（4）裝置F中制備連二亞硫酸鈉的化學(xué)方程式可表示為___。

（5）已知某溫度下，H2SO3的電離常數(shù)為K1≈1.5×10－2，K2≈1.0×10－7，H2CO3的電離常數(shù)為K1≈4.4×10－7，K2≈4.7×10－11。裝置G用于吸收未反應(yīng)完的SO2和反應(yīng)產(chǎn)生的CO2。該溫度下當(dāng)G溶液中HSO3－、SO32－離子濃度相等時，溶液的pH約為___。

甲酸鈉法于1968年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，繼而逐漸替代了鋅粉法生產(chǎn)連二亞硫酸鈉。與鋅粉法相比，甲酸鈉法的優(yōu)點(diǎn)在于___。

Answer 1

【答案】懸濁液 2SO2 +Zn＝ZnS2O4 Zn(OH)2 Na2S2O4（s）2Na+（aq）+S2O42-（aq），加入固體NaCl，增大Na+濃度，平衡右移，促進(jìn)Na2S2O4析出 NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O 7 甲酸鈉法工藝操作簡單；鋅粉法中使用的鋅粉價(jià)格較高，甲酸鈉法的原料價(jià)格低；鋅粉法廢液中鋅離子對環(huán)境有較大污染，甲酸鈉法沒有廢液產(chǎn)生

【解析】

（1）分散系中分散質(zhì)的粒徑大于100納米時為濁液，180m>100nm，所以該分散系為懸濁液；裝置B中的反應(yīng)物為Zn，SO2，生成物為ZnS2O4，S2O42-中硫?yàn)?/span>+3價(jià)，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得反應(yīng)方程式為：，故答案為：懸濁液；；

（2）溶液中含有Zn2+，加入氫氧化鈉后與氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，故答案為：Zn(OH)2；

（3）生成Na2S2O4晶體時，加入加入固體NaCl，增大Na+濃度，平衡右移，促進(jìn)Na2S2O4析出；

（4）裝置F中的反應(yīng)物有SO2、NaOH和HCOONa， S2O42-中硫?yàn)?/span>+3價(jià)，故SO2做氧化劑，還原劑為HCOONa，結(jié)合電子守恒和元素守恒可得方程式為：；

（5）H2SO3的電離常數(shù)為,當(dāng)HSO3－、SO32－離子濃度相等時，即時，氫離子濃度等于K2≈1.0×10－7，pH值約為7，故答案為：7；

（6）方案優(yōu)點(diǎn)一般從成本，操作復(fù)雜性，環(huán)保，安全、原料利用率等角度回答，故答案為：甲酸鈉法工藝操作簡單；鋅粉法中使用的鋅粉價(jià)格較高，甲酸鈉法的原料價(jià)格低；鋅粉法廢液中鋅離子對環(huán)境有較大污染，甲酸鈉法沒有廢液產(chǎn)生。