Question

15．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案．將濃硫酸與銅片反應(yīng)制備SO₂并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）裝置B的作用是防倒吸（或安全瓶）
（2）設(shè)計(jì)裝置C的目的是驗(yàn)證SO₂的還原性，裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO₃的標(biāo)志是溶液由紅色變?yōu)闊o色．
（3）向NaHSO₃溶液中加入NaCl0溶液時(shí)，反應(yīng)有三種可能的情況：
I．HSO₃^-與ClO^-恰好反應(yīng)
Ⅱ．NaClO不足
Ⅲ．NaClO過量
甲同學(xué)分別取上述混合溶液于試管中，通過下列實(shí)驗(yàn)確定該反應(yīng)屬于哪一種情況，請(qǐng)完成下表：（已知酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃＞HCl0）

序號(hào)	實(shí) 驗(yàn)操作	現(xiàn) 象	結(jié) 論
①	加幾小塊CaCO3固體	有氣泡產(chǎn)生	I或Ⅱ
②	滴加少量淀粉KI溶液，振蕩		Ⅲ
③	滴加少量溴水，振蕩		Ⅱ
④	滴加少量酸性KMn04溶液、振蕩	溶液為紫色

（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)證明：室溫下HS0₃^-的電離平衡常數(shù)K_a與水解平衡常數(shù)K_b，的相對(duì)大小：常溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，則Ka＞Kb，若pH＞7，則Ka＜Kb．

Answer 1

分析 由圖可知，A中發(fā)生Cu與濃硫酸的反應(yīng)生成二氧化硫，B作安全瓶，可防止倒吸，C中發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中NaOH溶液吸收尾氣，
（1）B儀器可防止倒吸；
（2）C中發(fā)生的反應(yīng)中S元素的化合價(jià)升高；裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO₃時(shí)堿性降低；
（3）②NaClO可氧化KI；
③溴水可氧化HSO₃^-；
④HSO₃^-與高錳酸鉀可發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測(cè)定pH即可．

解答 解：由圖可知，A中發(fā)生Cu與濃硫酸的反應(yīng)生成二氧化硫，B作安全瓶，可防止倒吸，C中發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中NaOH溶液吸收尾氣，
（1）裝置B的作用是防倒吸（或安全瓶），故答案為：防倒吸（或安全瓶）；
（2）C中發(fā)生的反應(yīng)中S元素的化合價(jià)升高，則設(shè)計(jì)裝置C的目的是驗(yàn)證SO₂的還原性，裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO₃時(shí)堿性降低，裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO₃的標(biāo)志是溶液由紅色變?yōu)闊o色，
故答案為：還原；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；溶液由紅色變?yōu)闊o色；
（3）②NaClO可氧化KI，則觀察到溶液變?yōu)樗{(lán)色；
③溴水可氧化HSO₃^-，則觀察到溴水褪色，
④HSO₃^-與高錳酸鉀可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由溶液為紫色可知，不存在HSO₃^-，則I或Ⅲ成立，
故答案為：

序號(hào)	實(shí) 驗(yàn)操作	現(xiàn) 象	結(jié) 論
①	加幾小塊CaCO3固體	有氣泡產(chǎn)生	I或Ⅱ
②	滴加少量淀粉KI溶液，振蕩	溶液變?yōu)樗{(lán)色	Ⅲ
③	滴加少量溴水，振蕩	溴水褪色	Ⅱ
④	滴加少量酸性KMn04溶液、振蕩	溶液為紫色	I或Ⅲ

；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測(cè)定pH即可，則設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為常溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，則Ka＞Kb，若pH＞7，則Ka＜Kb，
故答案為：常溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，則Ka＞Kb，若pH＞7，則Ka＜Kb．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)裝置、原理、物質(zhì)的性質(zhì)及反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度不大．