1. При нагревании до 220°C распадается по схеме:
4Na2S2O3 → 3Na2SO4 + Na2S5, Na2S5 → Na2S + 4S
При нагревании в вакууме до 300 °С разлагается на Na2SO3 и S
2. Восстановитель; сильные окислители (напр., Сl2) окисляют его до Na2SO4, слабые (напр., I2 в нейтральных растворах) - до Na2S406.
Сильными окислителями, например, свободным хлором, окисляется до сульфатов или серной кислоты:
Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → 2H2SO4 + 2NaCl + 6HCl.
Более слабыми или медленно действующими окислителями, например, иодом, переводится в соли тетратионовой кислоты:
2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6.
Приведённая реакция очень важна, так как служит основой йодометрии. Следует отметить, что в щелочной среде окисление тиосульфата натрия иодом может идти до сульфата.
Выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможна, так как она неустойчива и тут же разлагается:
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2S2O3
H2S2O3 → H2SO3 + S
Расплавленный тиосульфат натрия очень склонен к переохлаждению.