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)

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KMnO4溶液、振荡	溶液为紫色	____

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

Answer

防倒吸(或安全瓶) 还原 SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br- 溶液由红色变为无色 溶液变为蓝色 溴水褪色 I或Ⅲ成立 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】

由图可知，装置A中Cu与浓硫酸的反应生成二氧化硫，装置B作安全瓶，可防止倒吸，装置C中发生反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，装置D中NaOH溶液吸收尾气。

(1)装置B的作用是做安全瓶，起到防倒吸的作用，故答案为：防倒吸(或安全瓶)；

(2)装置C中发生的反应为SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，反应中S元素的化合价升高被氧化，则装置C的目的是验证SO2的还原性；装置D中NaOH全部转化为NaHSO3时碱性降低，标志是溶液由红色变为无色，故答案为：SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-；溶液由红色变为无色；

(3)②NaClO具有强氧化性，可氧化KI，反应生成的单质碘使淀粉溶液变为蓝色；③溴水具有氧化性，可氧化HSO3-，HSO3-使溴水褪色；④HSO3-具有还原性，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：溶液变为蓝色；溴水褪色；I或Ⅲ成立；

(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NaHSO3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NaHSO3溶液的pH，若pH＜７，则Ka＞Kb，若pH＞７，则Ka＜Kb。