Question

15．某化学兴趣小组设计如下实验方案．将浓硫酸与铜片反应制备SO₂并进行相关实验探究，实验装置如图所示：

请回答下列问题：
（1）装置B的作用是防倒吸（或安全瓶）
（2）设计装置C的目的是验证SO₂的还原性，装置C中发生反应的离子方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．装置D中NaOH全部转化为NaHSO₃的标志是溶液由红色变为无色．
（3）向NaHSO₃溶液中加入NaCl0溶液时，反应有三种可能的情况：
I．HSO₃^-与ClO^-恰好反应
Ⅱ．NaClO不足
Ⅲ．NaClO过量
甲同学分别取上述混合溶液于试管中，通过下列实验确定该反应属于哪一种情况，请完成下表：（已知酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃＞HCl0）

序号	实 验操作	现 象	结 论
①	加几小块CaCO3固体	有气泡产生	I或Ⅱ
②	滴加少量淀粉KI溶液，振荡		Ⅲ
③	滴加少量溴水，振荡		Ⅱ
④	滴加少量酸性KMn04溶液、振荡	溶液为紫色

（4）请设计简单实验证明：室温下HS0₃^-的电离平衡常数K_a与水解平衡常数K_b，的相对大小：常温下，用pH试纸（或pH计）测定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，则Ka＞Kb，若pH＞7，则Ka＜Kb．

Answer 1

分析 由图可知，A中发生Cu与浓硫酸的反应生成二氧化硫，B作安全瓶，可防止倒吸，C中发生SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中NaOH溶液吸收尾气，
（1）B仪器可防止倒吸；
（2）C中发生的反应中S元素的化合价升高；装置D中NaOH全部转化为NaHSO₃时碱性降低；
（3）②NaClO可氧化KI；
③溴水可氧化HSO₃^-；
④HSO₃^-与高锰酸钾可发生氧化还原反应；
（4）电离显酸性，水解显碱性，则测定pH即可．

解答 解：由图可知，A中发生Cu与浓硫酸的反应生成二氧化硫，B作安全瓶，可防止倒吸，C中发生SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中NaOH溶液吸收尾气，
（1）装置B的作用是防倒吸（或安全瓶），故答案为：防倒吸（或安全瓶）；
（2）C中发生的反应中S元素的化合价升高，则设计装置C的目的是验证SO₂的还原性，装置C中发生反应的离子方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．装置D中NaOH全部转化为NaHSO₃时碱性降低，装置D中NaOH全部转化为NaHSO₃的标志是溶液由红色变为无色，
故答案为：还原；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；溶液由红色变为无色；
（3）②NaClO可氧化KI，则观察到溶液变为蓝色；
③溴水可氧化HSO₃^-，则观察到溴水褪色，
④HSO₃^-与高锰酸钾可发生氧化还原反应，由溶液为紫色可知，不存在HSO₃^-，则I或Ⅲ成立，
故答案为：

序号	实 验操作	现 象	结 论
①	加几小块CaCO3固体	有气泡产生	I或Ⅱ
②	滴加少量淀粉KI溶液，振荡	溶液变为蓝色	Ⅲ
③	滴加少量溴水，振荡	溴水褪色	Ⅱ
④	滴加少量酸性KMn04溶液、振荡	溶液为紫色	I或Ⅲ

；
（4）电离显酸性，水解显碱性，则测定pH即可，则设计实验为常温下，用pH试纸（或pH计）测定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，则Ka＞Kb，若pH＞7，则Ka＜Kb，
故答案为：常温下，用pH试纸（或pH计）测定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，则Ka＞Kb，若pH＞7，则Ka＜Kb．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备实验装置、原理、物质的性质及反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．