Question

14．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Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，装置B的作用是防止C中液体倒吸入A中（或防倒吸，或安全瓶）．
（2）设计装置D的目的是验证SO₂的还原性，E中NaOH全部转化为NaHSO₃的标志是溶液红色褪去．
（3）装置C的作用是贮存多余的气体，C中应放置的液体是饱和NaHSO₃溶液．
（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b c（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．

Answer 1

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，D中发生SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，E中NaOH溶液吸收尾气，
（1）A中发生Cu与浓硫酸的反应生成二氧化硫，B仪器可防止倒吸；
（2）利用二氧化硫与溴水溶液的反应来分析；
（3）装置C的作用是贮存多余的气体，所以C中应放置的液体不能与二氧化硫反应，也不能溶解二氧化硫，据此分析；
（4）利用稀硫酸的性质来分析；
（5）①次氯酸可氧化KI；
②SO₂氧化I^-使溶液褪色；
③HSO₃^-与高锰酸钾可发生氧化还原反应；
④加入几小块CaCO₃固体，生成CO₂气体，溶液显酸性；
（6）电离显酸性，水解显碱性，则测定pH即可．

解答 解：（1）浓硫酸和铜反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；B装置的锥形瓶是空的，可以防止倒吸；故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；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；D中NaOH全部转化为NaHSO₃，再通入SO₂，品红会褪色；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，所以C中应放置的液体不能与二氧化硫反应，也不能溶解二氧化硫，所以应为饱和NaHSO₃溶液，故答案为：饱和NaHSO₃溶液；
（4）某同学认为H₂SO₄也有剩余，则可以检验H⁺或测定稀硫酸的pH确定稀硫酸的存在；故答案为：b c；
（5）①如果你漂白粉过量，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如果你漂白粉不足，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2NaHSO₃+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：

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	溶液变为蓝色	III
②	滴加少量棕红色的KI3溶液，振荡	溶液褪色	II
③	滴入加少量酸性KMnO4溶液，振荡	溶液呈紫色	Ⅰ或Ⅲ
④	加入几小块CaCO3固体	有气泡产生	Ⅰ或Ⅱ

（6）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．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备实验装置、原理、物质的性质及反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．