Question

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

回答下列問題：

(1)過二硫酸鉀的結構探究

過二硫酸鉀中含有-1、－2價的氧元素，-l、－2價 氧的原子個數之比為____。

(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。陽極的電極反應為____，陰極區pH將____(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)過二硫酸鉀的性質探究

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

②取過二硫酸鉀裝入硬質玻璃管中，加熱，分解產生的氣體依次通過裝置B、C、D。實驗發現B中產生白色沉淀，C中溶液顏色無明顯變化現象；用帶火星的木條靠近D中的 a，木條復燃。

有同學認為依據上述實驗現象，可以判斷過二硫酸鉀熱分解產生了SO3和O2、而沒有產生SO2，據此得出過二硫酸鉀分解反應的化學方程式為____。有同學認為僅依據上述實驗現象，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，可將上述實驗中裝置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化合價為＋1、＋6，1mol過二硫酸鉀中，－1價O的物質的量為x，則－2價O的物質的量為(8－x)，根據化合價代數和為0，得出x=2，則－1價O和－2價O物質的量之比為2：6=1：3；

（2）根據電解原理，陽極上失去電子，化合價升高，即陽極電極反應式為2SO42－－2e－=S2O82－；陰極區電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，陰極區消耗的n(H＋)等于陽極區遷入的n(H＋)，陰極區的pH保持不變；

（3）①S2O82－作氧化劑，其還原產物是SO42－，溶液變為紫紅色，說明Mn2＋被氧化為MnO4－，因此反應的離子方程式為2Mn2＋＋5S2O82－＋8H2O=10SO42－＋2MnO4－＋16H＋；

②K2S2O8分解必產生K2SO4，如果分解產生SO3和O2，則反應的化學反應方程式為2K2S2O82K2SO4＋2SO3＋O2↑，B中產生白色沉淀，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16.8℃，沸點為44.8℃，常溫下呈液態，SO2、O2常溫下很難液化，根據浸入冰水的U型管是否能收集到SO3，可確定氣體產物中是否含有SO3。