Question

【題目】過二硫酸鉀(K2S2O8)是白色晶體、無味、易潮解、不穩(wěn)定，是重要的氧化劑，用途廣泛。

回答下列問題：

(1)過二硫酸鉀的結(jié)構(gòu)探究

過二硫酸鉀中含有-1、－2價(jià)的氧元素，-l、－2價(jià) 氧的原子個(gè)數(shù)之比為____。

(2)過二硫酸鉀的制取探究

過二硫酸鉀可采用電解硫酸和硫酸鉀的混合物制取，裝置如圖。陽極的電極反應(yīng)為____，陰極區(qū)pH將____(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)過二硫酸鉀的性質(zhì)探究

①取硫酸錳溶于試管中，滴入K2S2O8溶液，溶液呈紫紅色，K2S2O8的還原產(chǎn)物為SO42-，該反應(yīng)的離子方程式為____。

②取過二硫酸鉀裝入硬質(zhì)玻璃管中，加熱，分解產(chǎn)生的氣體依次通過裝置B、C、D。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B中產(chǎn)生白色沉淀，C中溶液顏色無明顯變化現(xiàn)象；用帶火星的木條靠近D中的 a，木條復(fù)燃。

有同學(xué)認(rèn)為依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷過二硫酸鉀熱分解產(chǎn)生了SO3和O2、而沒有產(chǎn)生SO2，據(jù)此得出過二硫酸鉀分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。有同學(xué)認(rèn)為僅依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所得氣體除可能是SO3與O2的混合物外，還可能是 ___或 ___的混合物。為確定過二硫酸鉀分解所得混合氣體中是否含有SO3，可將上述實(shí)驗(yàn)中裝置B整體更換為 ___。

Answer 1

【答案】1：3 2SO42－－2e－=S2O82－ 不變 2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O=10SO42－＋2MnO4－＋16H＋ 2K2S2O82K2SO4＋2SO3＋O2↑ SO2、O2 SO3、SO2、O2 浸入冰水的U型管

【解析】

（1）K2S2O8中K、S化合價(jià)為＋1、＋6，1mol過二硫酸鉀中，－1價(jià)O的物質(zhì)的量為x，則－2價(jià)O的物質(zhì)的量為(8－x)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，得出x=2，則－1價(jià)O和－2價(jià)O物質(zhì)的量之比為2：6=1：3；

（2）根據(jù)電解原理，陽極上失去電子，化合價(jià)升高，即陽極電極反應(yīng)式為2SO42－－2e－=S2O82－；陰極區(qū)電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，陰極區(qū)消耗的n(H＋)等于陽極區(qū)遷入的n(H＋)，陰極區(qū)的pH保持不變；

（3）①S2O82－作氧化劑，其還原產(chǎn)物是SO42－，溶液變?yōu)樽霞t色，說明Mn2＋被氧化為MnO4－，因此反應(yīng)的離子方程式為2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O=10SO42－＋2MnO4－＋16H＋；

②K2S2O8分解必產(chǎn)生K2SO4，如果分解產(chǎn)生SO3和O2，則反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2K2S2O82K2SO4＋2SO3＋O2↑，B中產(chǎn)生白色沉淀，該沉淀是BaSO4，可能是SO3＋H2O=H2SO4，也可能是2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4，因此K2S2O8分解產(chǎn)生的氣體可能是SO3和O2，也可能是SO2、O2，也可能是SO3、SO2、O2組成的混合物；SO3熔點(diǎn)16.8℃，沸點(diǎn)為44.8℃，常溫下呈液態(tài)，SO2、O2常溫下很難液化，根據(jù)浸入冰水的U型管是否能收集到SO3，可確定氣體產(chǎn)物中是否含有SO3。