Question

20．過二硫酸及其鹽具有強(qiáng)氧化性，根據(jù)所學(xué)知識回答下列問題：
（1）過二硫酸可看作是H₂O₂中氫原子被-SO₃H取代的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)簡式為，H₂O₂的電子式為，過二硫酸中氧元素的化合價為-1、-2價．
（2）在酸性條件下，K₂S₂O₈溶液在Ag⁺催化下將Mn²⁺氧化為MnO₄^-，本身轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，則該反應(yīng)的離子方程式為2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺．若反應(yīng)中有0.1mol還原劑參加反應(yīng)，則消耗氧化劑的物質(zhì)的量為0.25mol．
（3）過二硫酸鉀可通過電解H₂SO₄和K₂SO₄的混合溶液制得，總反應(yīng)為2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，其陽極反應(yīng)方程式為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-．電解過程中，陽極產(chǎn)生微量氧化性極強(qiáng)的有色單質(zhì)氣體，該氣體可能是O₂（填化學(xué)式）．電解過程中陰極附近溶液的pH將增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）制得的產(chǎn)品可用碘量法測定其純度．稱取0.2500g產(chǎn)品于碘量瓶中，加30mL 水溶解：加入4.000g KI固體（稍過量），振蕩使其充分反應(yīng)；加入適量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液為指示劑，用c mol/L Na₂S₂O標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，消耗Na₂S₂O溶液VmL，計算樣品中K₂S₂O₈的純度為54cV%（用含c、V的代數(shù)式表示）．（已知：S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂； 2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）過氧化氫是共價化合物，氧原子和氫原子間形成極性共價鍵，據(jù)此書寫電子式；根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式為判斷氧元素的化合價；
（2）Mn由+2價升到+7價，S由+7降到+6，根據(jù)得失電子守恒書寫配平離子方程式；根據(jù)書寫的離子方程式結(jié)合化合價降低為氧化劑，升高為還原劑分析計算；
（3）電解池中陽極為失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極為得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解答；
（4）淀粉與碘單質(zhì)作用顯藍(lán)色，根據(jù)碘原子守恒找出K₂S₂O₈與碘單質(zhì)的關(guān)系式分析計算．

解答 解：（1）過氧化氫是共價化合物，氧原子和氫原子間形成極性共價鍵，則H₂O₂的電子式為；因為過二硫酸的結(jié)構(gòu)簡式為，其中含有過氧根，則氧元素的化合價為-1、-2，故答案為：；-1、-2；
（2）Mn由+2價升到+7價，S由+7降到+6，根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)，再由電荷守恒確定出產(chǎn)物中有H⁺，最后由H原子守恒，確定反應(yīng)物中還有H₂O，則離子方程式為：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；其中氧化劑是S₂O₈^2-，還原劑是Mn²⁺，若反應(yīng)中有0.1mol還原劑參加反應(yīng)，則消耗氧化劑物質(zhì)的量為0.25mol，故答案為：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；0.25；
（3）由電解總反應(yīng)為2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，陽極為失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則反應(yīng)式為：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；依據(jù)電解原理可知，氫氧根離子也可能失去電子生成氧氣單質(zhì)，故氧化性較強(qiáng)的單質(zhì)為O₂；陰極H⁺放電，水的電離平衡正向移動，c（OH^-）增大，所以pH增大，
故答案為：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；O₂；增大；  
（4）K₂S₂O₈具有強(qiáng)氧化性可以將I^-氧化為I₂，1molK₂S₂O₈得到2mol電子生成1mol碘，淀粉與碘單質(zhì)作用顯藍(lán)色，所以指示劑選擇淀粉溶液，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，則 
           K₂S₂O₈～I(xiàn)₂ ～2S₂O₃^2-
            1mol               2mol
        n（K₂S₂O₈）      cmol/L×0.001VL
解得：n（K₂S₂O₈）=5×10^-4 cVmol，m（K₂S₂O₈）=n×M=5×10^-4 cVmol×270g/mol=0.135cVg，
該產(chǎn)品 中K₂S₂O₈的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.135cVg}{0.2500g}$×100%=54cV%，
故答案為：淀粉溶液；54cV%．

點評 本題考查了有關(guān)硫的化合物的知識，側(cè)重于電解原理和工業(yè)生產(chǎn)的綜合運(yùn)用，題目難度中等，注意正確書寫電極反應(yīng)式理順 K₂S₂O₈～I(xiàn)₂ ～2S₂O₃^2-關(guān)系為解答該題的關(guān)鍵，根據(jù)電子守恒進(jìn)行計算．