Question

12．硫的多種化合物在工業(yè)中有重要應(yīng)用．
（1）Na₂S₂可以做制革工業(yè)中原皮的脫毛劑，寫出Na₂S₂的電子式．
（2）連二亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）又稱保險(xiǎn)粉，可作木漿造紙的漂白劑，其水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定，有極強(qiáng)的還原性．
①Na₂S₂O₄中S元素的化合價(jià)為+3
②將甲酸（HCOOH）和NaOH溶液混合，再通入SO₂氣體，會(huì)得到保險(xiǎn)粉，此時(shí)甲酸被氧化為CO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCOOH+2SO₂+2NaOH=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O．
③Na₂SO₄暴露于空氣中易吸收氧氣和水蒸氣而變質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)時(shí)，當(dāng)氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂S₂O₄+O₂+2H₂O=4NaHSO₃．
（3）鉻會(huì)造成環(huán)境污染，某酸性廢水中含有Cr₂O₇^2-，處理時(shí)可用焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr³⁺，再調(diào)節(jié)pH至8，使鉻元素沉降，分離出污泥后測得廢水中Cr³⁺濃度為0.52mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)．
①寫出Na₂S₂O₅參加反應(yīng)的離子方程式3S₂O₅^2-+2CrO₇^2-+10H⁺=4Cr³⁺+6SO₄^2-+5H₂O．
②處理后的廢水中Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度為1×10^-5．
（4）氫硫酸和亞硫酸是兩種弱酸，回答下列問題
①0.1mol/L H₂SO₄與0.2mol/L H₂S溶液等體積混合，所得溶液中S^2-濃度為10^-22mol/L．（已知?dú)淞蛩酜a₁=1.0×10^-8、Ka₂=1.0×10^-15，忽略H₂S和H₂O電離產(chǎn)生的H⁺）
②已知亞硫酸的Ka₁=1.0×10²、Ka₂=6.0×10¹³，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明亞硫酸第一步不完全電離．（可用實(shí)驗(yàn)用品：0.1mol/L亞硫酸、0.1mol/L NaHSO₃溶液、0.1mol/L Na₂SO₃溶液，廣泛pH試紙、pH計(jì)）

操作簡述
現(xiàn)象或數(shù)據(jù)
結(jié)論	H2SO3第一步不完全電離

Answer 1

分析 （1）Na₂S₂是離子化合物，硫原子間形成一對(duì)共用電子對(duì)；
（2）①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0分析；
②根據(jù)題意，甲酸和NaOH溶液混合，再通入SO₂氣體，甲酸被氧化為CO₂，SO₂氣體被還原成Na₂S₂O₄，據(jù)此書寫方程式；
③Na₂S₂O₄暴露于空氣中易被氧氣氧化，則氧化劑為氧氣，還原劑為Na₂S₂O₄，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算反應(yīng)后產(chǎn)物；
（3）①焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr³⁺，同時(shí)焦亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉，根據(jù)電子守恒和原子守恒書寫方程式；
②根據(jù)分離出污泥后測得廢水中Cr³⁺濃度為0.52mg/L計(jì)算Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度；
（4）①依據(jù)硫化氫的電離平衡常數(shù)計(jì)算；
②證明亞硫酸第一步電離存在化學(xué)平衡，可以測定0.1mol/L亞硫酸溶液PH分析判斷．

解答 解：（1）Na₂S₂是離子化合物，硫原子間形成一對(duì)共用電子對(duì)，形成的電子式類似過氧化鈉的電子式，電子式為：，
 故答案為：；
（2）①因?yàn)镹a為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則S為+3價(jià)，
故答案為：+3；
②根據(jù)題意，甲酸和NaOH溶液混合，再通入SO₂氣體，甲酸被氧化為CO₂，SO₂氣體被還原成Na₂S₂O₄，則方程式為HCOOH+2SO₂+2NaOH=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O，
故答案為：HCOOH+2SO₂+2NaOH=Na₂S₂O₄+CO₂+H₂O；
③Na₂S₂O₄暴露于空氣中易被氧氣氧化，則氧化劑為氧氣，還原劑為Na₂S₂O₄，又氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為l：2，設(shè)Na₂S₂O₄被氧化后硫的化合價(jià)為+x價(jià)，則根據(jù)得失電子守恒，1×4=2×2×（x-3），解得x=4，又有水蒸氣參與反應(yīng)，所以產(chǎn)物為NaHSO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂S₂O₄+O₂+2H₂O=4NaHSO₃，
故答案為：2Na₂S₂O₄+O₂+2H₂O=4NaHSO₃；
（3）①焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr³⁺，同時(shí)焦亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉，其反應(yīng)的離子方程式為：3S₂O₅^2-+2Cr₂O₇^2-+10H⁺=6SO₄^2-+4Cr³⁺+5H₂O；
故答案為：3S₂O₅^2-+2Cr₂O₇^2-+10H⁺=6SO₄^2-+4Cr³⁺+5H₂O；
②分離出污泥后測得廢水中Cr³⁺濃度為0.52mg/L，c（Cr³⁺）=$\frac{0.52×1{0}^{-3}g/L}{52g/mol}$=1×10^-5mol/L；
故答案為：1×10^-5；
（4）①H₂S?H⁺+HS^-，K₁=$\frac{c（{H}^{+}）c（H{S}^{-}）}{c（{H}_{2}S）}$
HS^-?H⁺+S^2-，K₂=$\frac{c（{H}^{+}）c（{S}^{2-}）}{c（H{S}^{-}）}$，
K₁×K₂=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）c（{S}^{2-}）}{c（{H}_{2}S）}$，忽略H₂S和H₂O電離產(chǎn)生的H⁺，c（H⁺）=0.1mol/L，c（H₂S）=0.1mol/L，
c（S^2-）=1.0×10^-22，
故答案為：1.0×10^-22；
②實(shí)驗(yàn)證明亞硫酸第一步不完全電離，可以選擇用pH計(jì)測定0.1mol/L亞硫酸溶液的pH，若PH＞1，說明亞硫酸第一步不完全電離，
答：用pH計(jì)測定0.1mol/L亞硫酸溶液的pH，PH＞1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、弱電解質(zhì)電離平衡、平衡常數(shù)計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．