Question

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，实验装置如下图所示：

请回答下列问题：

（1）装置B的作用是                 。

（2）设计装置C的目的是验证SO₂的          性，装置C中发生反应的离子方程式是              。装置D中NaOH全部转化为NaHSO₃的标志是               。

（3）向NaHSO₃溶液中加入NaClO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>HClO）

（4）请设计简单实验证明：室温下HSO3^-的电离平衡常数Ka与水解平衡常数Kb的相对大小：                          。

Answer

（14分）

（1）防倒吸（或安全瓶）（1分）

（2）还原（1分）；SO2 + Br2 + 2H2O === 4H+ + SO42- + 2Br－ （2分）

溶液由红色变为无色 （2分）

（3）②溶液变为蓝色 （2分） ③溴水褪色（2分）

④Ⅰ或 Ⅲ（2分，仅填其中1个得1分）

[提示：发生的反应为 HSO3－+ClO－=== H++SO42－+Cl－]

（4）常温下，用pH试纸（或pH计）测定NaHSO3溶液的pH，若pH＜7，则Ka＞Kb ；若 pH＞7，则Ka＜Kb （2分）（其它合理答案也可给分）

【解析】

试题分析：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）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++SO42-+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++SO42-+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。

考点：制备实验方案的设计