Question

某化学兴趣小组设计实验，用浓硫酸与铜反应制得SO₂并进行相关实验探究。

（1）装置A中发生反应的化学方程式是____________，装置B的作用是____________。

（2）设计装置D的目的是验证SO₂的_____________性，E中NaOH全部转化为NaHSO₃的标志是____________。

（3）装置C的作用是贮存多余的气体，C中应放置的液体是________。

（4）反应结束时烧瓶中Cu有剩余，某同学认为H₂SO₄也有剩余，他设计了下列实验方案来测定剩余H₂SO₄的量。经冷却，定量稀释后进行下列实验，能达到目的是________（填序号）；

a．用酸碱中和滴定法测定        b．与足量Zn反应，测量生成H₂的体积

c．用pH计测溶液pH值         d．与足量BaCl₂溶液反应，称量生成沉淀的质量

（5）向E瓶所得NaHSO₃溶液中加入漂白粉溶液，反应有三种可能情况：

I． HSO₃^-与ClO^-刚好反应完； II． 漂白粉不足； III． 漂白粉过量

同学们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，请你完成下表：

实验序号	实验操作	现象	反应的可能情况
①	滴加少量淀粉碘化钾溶液，振荡		III
②	滴加少量棕红色的KI3溶液，振荡		II
③	滴入加少量酸性KMnO4溶液，振荡	溶液呈紫色
④	加入几小块CaCO3固体	有气泡产生

（6）请设计简单实验证明室温下HSO₃^-的电离平衡常数K_a与水解平衡常教K_b的相对大小_________。

Answer

（1）Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；防止倒吸；

（2）还原；褪色；

（3）NaHSO3；（4）abc；

（5）①溶液变为蓝色；②溶液褪色；③Ⅰ或Ⅲ；④Ⅰ或Ⅱ；

（6）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。

【解析】

试题分析：（1）Cu与浓硫酸混合加热，发生氧化还原反应，产生硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式是：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；B装置的锥形瓶是空的，可以防止倒吸；防止C中液体倒吸入A中（或防倒吸，或安全瓶）；（2）溴水具有氧化性，二氧化硫具有还原性，二者发生氧化还原反应Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr；D中NaOH全部转化为NaHSO3，再通入SO2，品红溶液会褪色；故答案为：还原、溶液红色褪去；（3）装置C的作用是贮存多余的气体，该装置中盛有的溶液不能与SO2发生反应，C中应放置的液体是NaHSO3；（4）a．用酸碱中和滴定法测定，可以测定出溶液中含有的H+的物质的量，进而根据电解质化学式与离子关系计算过量的硫酸的物质的量，正确； b．硫酸与足量Zn反应反应氢气，根据测量生成H2的体积，可计算过量硫酸的物质的量，正确；c．用pH计测溶液pH值，根据溶液的体积就可以计算硫酸的物质的量，正确；d．过量的硫酸及反应产生的硫酸铜都可以与BaCl2溶液反应，生成硫酸钡沉淀，所以不能称量生成沉淀的质量，计算过量硫酸的物质的量，错误；（5）①如果漂白粉过量，发生反应NaHSO3+Ca(ClO)2═CaSO4↓+NaCl+HClO，次氯酸氧化碘离子为碘单质，碘遇淀粉变蓝，溶液变为蓝色；②如果漂白粉过量，发生反应4NaHSO3+ Ca(ClO)2+CaCl2═2CaSO4↓+4NaCl+2SO2↑+2H2O，SO2氧化I-使溶液褪色；③如果HSO3-与ClO-刚好反应完，方程式为NaHSO3+ Ca(ClO)2+CaCl2═2CaSO4↓+2NaCl+2HCl，滴入加少量酸性KMnO4溶液，溶液显紫色，说明没有还原性物质，反应可能是Ⅰ或Ⅲ；④加入几小块CaCO3固体，生成CO2气体，溶液显酸性，可能是Ⅰ或Ⅱ；故答案为：①溶液变为蓝色；②溶液褪色；③Ⅰ或Ⅲ；④Ⅰ或Ⅱ；（6）HSO3-在溶液中存在电离平衡：HSO3-H++SO32-；电离使溶液显酸性；同时也存在水解平衡：HSO3-+H2O H2SO3+OH-；水解使溶液显碱性，若要设计简单实验证明室温下HSO3-的电离平衡常数Ka与水解平衡常教Kb的相对大小，可以测定溶液的酸碱性进行判断，方法是常温下，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。

【考点定位】考查化学方程式的书写、化学实验方案的设计、盐的水解及弱电解质的电离的知识。

【名师点睛】二氧化硫是酸性氧化物，具有氧化性、还原漂白性及酸性氧化物的性质，其漂白是结合漂白，产生的无色物质不稳定，受热容易分解，产生的气体逸出，使物质恢复原来的颜色，常用品红溶液检验其漂白性；二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯化铁溶液的褪色是其还原性，褪色原因不同；可以使紫色石蕊试液变为红色；其与水发生反应产生的H2SO3是二元弱酸，NaHSO3是弱酸的酸式盐，在溶液中既存在电离平衡：HSO3-H++SO32-；也存在水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-；电离使溶液显酸性，水解使溶液显碱性。若电离大于水解，则溶液显酸性；若水解大于电离，则溶液显碱性，因此可以通过测定溶液的pH就可以判断其电离平衡常数与水解平衡常数的关系。SO2具有还原性，漂白粉具有氧化性，二者相对物质的量多少不同，反应产物不同，表现的性质不同，要掌握物质的量对化学反应的影响。