硬核化学实验载体-连(过)硫篇

硬核化学实验载体- 连(过)硫篇

心灵禅语三十句

有时候，制定计划会让我们觉得繁琐而不去实行，然而实际上，这2%的时间常常有不亚于 10%的效果，它不仅帮助我们节约了做任务时 的边际时间，还带给我们一种踏实感。“先做了再说”和“胸有成竹”地做效率是截然不同的。

PART 01

一、连二硫酸钠（Na 2 S 2 O 6 ）

连多硫酸的通式：H2S x O 6根据分子中硫原子的总数，可命名为连三硫酸、连四硫酸等。连多硫酸根中都有硫链。游离态的连多硫酸不稳定，迅速分解为S、SO 2 、SO 4 2- 。

1、H 2 S 2 O 6 结构与性质：

H 2 S 2 O 6 = H 2 SO 4 + SO 2+ 3S

2、制备：将 二氧化硫或 亚硫酸盐氧化，可以制得连二硫酸或它的盐。一般用细粉状的 二氧化锰氧化亚硫酸，可以在溶液中生成连二硫酸： 2H2SO3+MnO2=H2S2O6+Mn(OH)2

PART 02

二、连二亚硫酸钠（Na 2 S 2 O 4 ）

1、结构与性质：

连二亚硫酸钠，也称为保险粉，是一种无机物，化学式为Na 2 S 2 O 4 ，是一种白色砂状结晶或淡黄色粉末化学用品，熔点300℃（分解），引燃温度250 ℃，不溶于乙醇，溶于氢氧化钠溶液，遇水发生强烈反应并燃烧。

2NaHSO 3 + Zn =Na 2 S 2 O 4 + Zn( OH) 2

析出的晶体含有2个 结晶水在它在空气中极易被氧 化，不便于使用，经酒精和浓NaOH共热后，就成为比较稳定的无水盐。

Na 2 S 2 O 4 是一种白色固体，加热至402 K 即分解

Na 2 S 2 O 4 =Na 2 S 2 O 3 +Na 2 SO 3 +SO 2 ↑

其水溶液性质不稳定，有极强的还原性，属于强还原剂。暴露于空气中易吸收氧气而氧化，同时也易吸收潮气发热而变质，并能夺取空气中的氧结块并发出刺激性酸味。

吸收空气中氧气的方程式：

2Na 2 S 2 O 4 +O 2 +H 2 O=4NaHSO 3 或者

Na 2 S 2 O 4 +O 2 +H 2 O=NaHSO 3 +NaHSO 4

2、制备：

（1） 锌粉二氧化硫法

在35～45℃下SO 2 与锌粉一水悬浮液反应生成连二亚硫酸锌，反应终点PH值为3.0～3.5；然后加入到18%的 碳酸钠(或氢氧化钠)溶液中，在28～35℃下反应生成低亚硫酸钠和氢氧化锌悬浮液。反应如下：

2SO 2 +Zn=ZnS 2 O 4

ZnS 2 O 4 +2NaOH=Na 2 S 2 O 4 +Zn(OH) 2 ↓

（2） 甲酸钠法

2HCOONa+4SO 2 +Na 2 CO 3 =2NaS 2 O 4 +H 2 O+2CO 2 ↑

PART 03

三、过硫酸及其盐

1、过硫酸即为硫酸的过氧化酸，亦即该化合物含有过氧链（-

O-O-）。硫的两种过硫酸：过一硫酸和过二硫酸已经制得。2、特别重要得盐有过硫酸铵(NH4)2S2O8和K2S2O8，它们都

是强的氧化剂，

2MnSO 4 +5K 2 S 2 O 8 +8H 2 O=2KMnO 4 +4K 2 SO 4 +8H 2 SO 4

在钢铁分析中常用过硫酸铵(或过硫酸钾)氧化测定钢中锰的含量

3、过硫酸及其盐都是不稳定的，在加热时容易分解。例如：

2K2S2O8=2K2SO4+ 2SO3↑+O2↑

【变式】在酸性介质中，往MnSO 4 溶液里滴加（NH 4 ） 2S 2 O 8 （过二硫酸铵）溶液会发生如下反应：

Mn 2+ +S 2 O 8 2- +H 2 O→MnO 4 - +SO 4 2- +H + ，

下列说法不正确的是（）

A可以利用该反应检验Mn 2+

B氧气性比较：S 2 O 8 2- ＞MnO 4 -

C该反应中酸性介质可以为盐酸

D若有0.1mol氧化产物生成，则转移电子0.5mol

答案：C

永远不要说再见

每个人心中都有一片永不之地。既然不可以永不长大，但愿永不苍老。永不苍老也是奢望，那么，可否永不孤单、永不害怕、永不忧伤、永不贫穷、永不痛苦？有一天，当我们幸福地在心中那片永不之地登陆，我们或许还是希望永不失去。

PART 04

【例1】过硫酸钠(Na 2 S 2 O 8 ) 也叫高硫酸钠、过二硫酸钠，是白色晶状粉末，易溶于水，加热至65℃就会发生分解，用作漂白剂、氧化剂、乳液聚合促进剂。某化学小组对Na 2 S 2 O 8 制备和性质进行探究。

I.实验室制备Na 2 S 2 O 8

（查阅资料）工业制备过硫酸钠的反应原理：

主反应：

(NH 4 ) 2 S 2 O 8 +2NaOH = Na 2 S 2 O 8 +2NH 3 ↑+2H 2 O 副反应：2NH 3 +3Na 2 S 2 O 8 +6NaOH= 6Na 2 SO 4 +6H 2 O+N 2

设计如图实验装置：

(1)恒压滴液漏斗的优点是___ 。

(2)装置a中反应产生的气体需要持续通入装置c的目的是_________________________________________ ；

装置b、d的作用分别是___ 、___ 。

(3)反应完毕，将三颈圆底烧瓶中的溶液减压浓缩、结晶过滤、洗涤干燥，可得过硫酸钠，减压浓缩的原因是___ 。

II.探究Na 2 S 2 O 8 的性质

(1)酸性过硫酸钠溶液，在Ag + 催化作用下可以把Mn 2+ 氧化为MnO 4 - ，该方法可用于检验Mn 2+ ，所得溶液除去Ag + 后加入BaCl 2 溶液可以产生白色沉淀。

①用酸性Na 2 S 2 O 8 溶液检验Mn 2+ 时的实验现象为___ 。

②该反应的离子方程式为____ 。

(2)过硫酸钠溶液与铜反应只生成两种盐且反应先慢后快，某同学推测反应先慢后快的原因可能是生成的Cu 2+ 对反应起催化作用，设计实验方案检验该推测是否正确___ 。(供选择试剂：Cu、Na 2 S 2 O 8 溶液、Na 2 SO 4 溶液、CuSO 4 溶液、Cu(NO 3 ) 2 溶液、CuCl 2 溶液、蒸馏水)

【答案】平衡气压，使双氧水顺利地滴入圆底烧瓶中将产生的氨气及时排除，防止发生副反应用作安全瓶，防倒吸吸收氨气减压导致溶液沸点降低，从而在温度低的条件下将水蒸发掉，防止Na 2 S 2 O 8 在较高温度(高于65℃)分解溶液由无色变为紫红色

5S 2 O 8 2- +2Mn 2+ +8H 2 O =2MnO 4 - +10 SO 4 2- +16H +

向两支盛有等质量铜粉的试管中，分别加入等体积等浓度的CuSO 4 溶液和Na 2 SO 4 溶液，然后分别加入足量等体积等浓度的Na 2 S 2 O 8 溶液，若加入CuSO 4 溶液的试管铜粉消失时间小于加入Na 2 SO 4 溶液的试管铜粉消失时间，则该推断正确，反之则错误。

PART 05

连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，有极强的还原性。受热、遇水都会发生分解反应放出大量的热，甚至引起燃烧。不溶于乙醇，可溶于氢氧化钠水溶液并稳定存在。

（1）保险粉应如何保存？______________________________（填一注意事项）。

（2）锌粉法是制备Na2S2O4的一种常见方法，其原理如图所示：

①步骤I中SO2表现了____________（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”）；若用Na2SO3固体和某酸反应制备SO2气体，你认为下列最适宜选用的酸是____________

A．浓盐酸

B．质量分数为70%的H2SO4

C．稀硝酸

D．质量分数为10%的稀硫酸

②常温下，若ZnS2O4悬浊液中c（Zn2+）=0.1mol·L-1，则应加氢氧化钠溶液调至pH≥_________，才能使Zn(OH)2沉淀完全（已知离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1，即沉淀完全；Ksp[Zn（OH）2]=1.0×10-17）

③步骤Ⅲ过程较为复杂，其中涉及过滤，洗涤，干燥等过程，请写出洗涤过程：_______________.

（3）甲酸钠法是制备Na2S2O4的一种新方法，其原理为将甲酸钠（HCOONa）、碳酸钠溶于乙醇中，再通入足量的SO2气体，析出Na2S2O4固体。完成反应的化学方程式：

__HCOONa+__SO2+__Na2CO3=__Na2S2O4↓+__H2O+_____

（4）保险粉在空气中容易吸收氧气而发生氧化。其方程式为：

①2Na2S2O4+O2+H2O=4NaHSO3或 ②2Na2S2O4+O2+H2O=4NaHSO3+NaHSO4

请设计实验证明氧化时发生的是②的反应。___________________ _________。

解：（1）根据题目的信息有极强的还原性．受热、遇水都会发生分解反应放出大量的热，甚至引起燃烧，所以保险粉要密封、阴凉处保存，故答案为：密封、阴凉处保存；

（2）①SO2中的硫+4价，而Na2S2O4中的硫+3价，所以硫的化合价降低，所以二氧化硫表现为氧化性，实验室用浓度较大的硫酸和亚硫酸盐反应，生成二氧化硫，盐酸易挥发，而稀硫酸溶液中水太多，大多数SO2生成了亚硫酸，不生成SO2气体，因为SO2易溶于水，1个体积的水溶解40个体积的SO2，硝酸有强氧化性，氧化二氧化硫，所以选择质量分数为70%的H2SO4，故答案为：氧化性；B；

②故答案为：8；

③因为Na2S2O4易溶于水，但不溶于乙醇，所以可以用乙醇来洗涤沉淀，具体操作为：向漏斗中加少量无水乙醇至没过沉淀，滤干后重复操作2～3次，故答案为：向漏斗中加少量无水乙醇至没过沉淀，滤干后重复操作2～3次；

（3）根据反应硫的化合价+4价，而Na2S2O4中的硫+3价，化合价降价，根据电子得失守恒，HCOONa中的碳的化合价必然升高，由+2价变成+4价，所以缺项有+4价的碳，所以HCOONa和2Na2S2O4的系数相等，然后根据质量守恒分析得到：2HCOONa+4SO2+Na2CO3═2Na2S2O4+H2O+3CO2，故答案为：2、4、1、2、1、3CO2；

（4）反应①与反应②中都生成亚硫酸氢钠，而反应②中还产生硫酸氢钠，硫酸氢钠在水溶液中完全电离产生氢离子、钠离子和硫酸根离子，可以根据检验产物中是否存在硫酸根离子，具体操作为：取少许固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是②，故答案为：取少许固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是②。

做完题，来撸串，开心一下。

东北烤串