Question

20．过二硫酸及其盐具有强氧化性，根据所学知识回答下列问题：
（1）过二硫酸可看作是H₂O₂中氢原子被-SO₃H取代的产物，其结构简式为，H₂O₂的电子式为，过二硫酸中氧元素的化合价为-1、-2价．
（2）在酸性条件下，K₂S₂O₈溶液在Ag⁺催化下将Mn²⁺氧化为MnO₄^-，本身转化为SO₄^2-，则该反应的离子方程式为2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺．若反应中有0.1mol还原剂参加反应，则消耗氧化剂的物质的量为0.25mol．
（3）过二硫酸钾可通过电解H₂SO₄和K₂SO₄的混合溶液制得，总反应为2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，其阳极反应方程式为2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-．电解过程中，阳极产生微量氧化性极强的有色单质气体，该气体可能是O₂（填化学式）．电解过程中阴极附近溶液的pH将增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
（4）制得的产品可用碘量法测定其纯度．称取0.2500g产品于碘量瓶中，加30mL 水溶解：加入4.000g KI固体（稍过量），振荡使其充分反应；加入适量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液为指示剂，用c mol/L Na₂S₂O标准液滴定至终点，消耗Na₂S₂O溶液VmL，计算样品中K₂S₂O₈的纯度为54cV%（用含c、V的代数式表示）．（已知：S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂； 2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-）

Answer 1

分析 （1）过氧化氢是共价化合物，氧原子和氢原子间形成极性共价键，据此书写电子式；根据结构简式为判断氧元素的化合价；
（2）Mn由+2价升到+7价，S由+7降到+6，根据得失电子守恒书写配平离子方程式；根据书写的离子方程式结合化合价降低为氧化剂，升高为还原剂分析计算；
（3）电解池中阳极为失电子发生氧化反应；阴极为得电子发生还原反应，据此分析解答；
（4）淀粉与碘单质作用显蓝色，根据碘原子守恒找出K₂S₂O₈与碘单质的关系式分析计算．

解答 解：（1）过氧化氢是共价化合物，氧原子和氢原子间形成极性共价键，则H₂O₂的电子式为；因为过二硫酸的结构简式为，其中含有过氧根，则氧元素的化合价为-1、-2，故答案为：；-1、-2；
（2）Mn由+2价升到+7价，S由+7降到+6，根据得失电子守恒配平反应，再由电荷守恒确定出产物中有H⁺，最后由H原子守恒，确定反应物中还有H₂O，则离子方程式为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；其中氧化剂是S₂O₈^2-，还原剂是Mn²⁺，若反应中有0.1mol还原剂参加反应，则消耗氧化剂物质的量为0.25mol，故答案为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺；0.25；
（3）由电解总反应为2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，阳极为失电子发生氧化反应，则反应式为：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；依据电解原理可知，氢氧根离子也可能失去电子生成氧气单质，故氧化性较强的单质为O₂；阴极H⁺放电，水的电离平衡正向移动，c（OH^-）增大，所以pH增大，
故答案为：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；O₂；增大；  
（4）K₂S₂O₈具有强氧化性可以将I^-氧化为I₂，1molK₂S₂O₈得到2mol电子生成1mol碘，淀粉与碘单质作用显蓝色，所以指示剂选择淀粉溶液，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，则 
           K₂S₂O₈～I₂ ～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，
该产品 中K₂S₂O₈的质量分数为$\frac{0.135cVg}{0.2500g}$×100%=54cV%，
故答案为：淀粉溶液；54cV%．

点评 本题考查了有关硫的化合物的知识，侧重于电解原理和工业生产的综合运用，题目难度中等，注意正确书写电极反应式理顺 K₂S₂O₈～I₂ ～2S₂O₃^2-关系为解答该题的关键，根据电子守恒进行计算．