Question

6．某高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案，探究SO₂的制備及相關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：
請回答下列問題：

（1）裝置B的作用是防倒吸（或安全瓶）． 反應(yīng)過程中圓底燒瓶內(nèi)的溶液中有一種白色固體析出，為了證明該物質(zhì)常采用的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象為：將溶液冷卻后，把反應(yīng)后的混合物慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里觀察溶液的顏色，待實(shí)驗(yàn)完成、圓底燒瓶冷卻后，若固體溶解，溶液變藍(lán)，則白色固體為硫酸銅．
（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NaClO溶液時(shí)，反應(yīng)有三種可能的情況：
I．NaHSO₃和NaClO恰好反應(yīng)；Ⅱ．NaClO不足；Ⅲ．NaClO過量
甲同學(xué)通過下列實(shí)驗(yàn)確定該反應(yīng)屬于哪一種情況，請完成表：

序號	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論
①	取上述混合溶液于試管A中，加入少量CaCO3固體，充分振蕩．	若固體溶解，產(chǎn)生氣泡，則Ⅰ或Ⅱ成立．
②	繼續(xù)向試管A中滴加溴水，充分振蕩．	若溶液褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅱ成立；若溶液不褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅰ成立
③	另取上述混合溶液于試管B中，滴加幾滴淀粉KI溶液，充分振蕩．	溶液變?yōu)樗{(lán)色，則Ⅲ成立．

（4）請?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)方案證明：室溫下HSO₃^-的電離平衡常數(shù)K_a與水解平衡常數(shù)K_h的相對大�。撼�溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測定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；反應(yīng)的溶液中有一種白色固體析出，為了證明該物質(zhì)常采用的實(shí)驗(yàn)方法為將溶液冷卻后，把反應(yīng)后的混合物慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里觀察溶液的顏色，若固體溶解，溶液變藍(lán)，則白色固體為硫酸銅，
（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；
（3）向NaHSO₃溶液中加入NaClO溶液時(shí)，反應(yīng)有I．NaHSO₃和NaClO恰好反應(yīng)：NaHSO₃+NaClO=NaHSO₄+NaCl；Ⅱ．NaClO不足：2NaHSO₃+NaClO=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O+NaCl；Ⅲ．NaClO過量：NaHSO₃+NaClO=Na₂SO₄+NaCl+HClO；
①取上述混合溶液于試管A中，加入少量CaCO₃固體，充分振蕩．若固體溶解，產(chǎn)生氣泡，則Ⅰ或Ⅱ成立；
②繼續(xù)向試管A中滴加溴水，充分振蕩，若溶液褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅱ成立；若溶液不褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅰ成立
③另取上述混合溶液于試管B中，滴加幾滴淀粉KI溶液，充分振蕩．HClO可氧化KI；2HClO+2KI=I₂+KCl+KClO+H₂O，溶液變?yōu)樗{(lán)色，則Ⅲ成立；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測定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），反應(yīng)的溶液中有一種白色固體析出，為了證明該物質(zhì)常采用的實(shí)驗(yàn)方法為將溶液冷卻后，把反應(yīng)后的混合物慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里觀察溶液的顏色，若溶液變藍(lán)，則白色固體為硫酸銅，故答案為：防倒吸（或安全瓶）；將溶液冷卻后，把反應(yīng)后的混合物慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里觀察溶液的顏色，若固體溶解，溶液變藍(lán)，則白色固體為硫酸銅；
（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）向NaHSO₃溶液中加入NaClO溶液時(shí)，反應(yīng)有I．NaHSO₃和NaClO恰好反應(yīng)：NaHSO₃+NaClO=NaHSO₄+NaCl；Ⅱ．NaClO不足：2NaHSO₃+NaClO=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O+NaCl；Ⅲ．NaClO過量：NaHSO₃+NaClO=Na₂SO₄+NaCl+HClO；

序號	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論
①	取上述混合溶液于試管A中，加入少量CaCO3固體，充分振蕩．	若固體溶解，產(chǎn)生氣泡，則Ⅰ或Ⅱ成立．
②	繼續(xù)向試管A中滴加溴水，充分振蕩．	若溶液褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅱ成立；若溶液不褪色，結(jié)合步驟①，則Ⅰ成立
③	另取上述混合溶液于試管B中，滴加幾滴淀粉KI溶液，充分振蕩．	溶液變?yōu)樗{(lán)色，則Ⅲ成立．

故答案為：①若固體溶解，產(chǎn)生氣泡；②溴水；③溶液變?yōu)樗{(lán)色；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測定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)）測定NaHS0₃溶液的pH，若pH＜7，則Ka＞Kb，若pH＞7，則Ka＜Kb．

點(diǎn)評 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�，題目難度中等．