Question

17．二氧化硫常溫下為無(wú)色有刺激性氣味的有毒氣體，易液化，易溶于水．某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究，裝置如圖所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）反應(yīng)結(jié)束時(shí)燒瓶中Cu由剩余，某同學(xué)認(rèn)為H₂SO₄也有剩余，他設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案來(lái)測(cè)定剩余H₂SO₄的量．經(jīng)冷卻，定量稀釋后進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到的目的是bc（填序號(hào)）
a．用酸堿中和滴定法測(cè)定             b．與足量Zn反應(yīng)，測(cè)量生成H2的體積
c．用pH計(jì)測(cè)溶液PH值              d．與足量BaCl₂溶液反應(yīng)，稱量生成沉淀的質(zhì)量
（2）裝置B的作用是防倒吸（或安全瓶），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(wú)色
（3）向NaHSO₃溶液中加入NaClO溶液時(shí)，反應(yīng)有三種可能情況：
I．HSO₃^-與ClO^-剛好反應(yīng)完；Ⅱ．NaClO不足；Ⅲ．NaClO過(guò)量
甲同學(xué)分別取上述混合溶液于試管中，通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)確定該反應(yīng)屬于哪一種情況，請(qǐng)你完成表：（已知酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	反應(yīng)的可能情況
①	加入幾小塊CaCO3固體	有氣泡產(chǎn)生
②	滴加少量淀粉KI溶液，振蕩		Ⅲ
③	滴加少量溴水，振蕩		Ⅱ
④	滴入加少量酸性KMnO4溶液，振蕩	溶液為紫色

（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明：室溫下HSO₃^-的電離平衡常數(shù)K_a與水解平衡常數(shù)Kb的相對(duì)大小常溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)定NaHSO3溶液的pH，若pH＜7，則K_a＞K_b，若pH＞7，則K_a＜K_b．

Answer 1

分析 （1）證明H₂SO₄也有剩余，則可以檢驗(yàn)H⁺或測(cè)定稀硫酸的pH確定稀硫酸的存在；
（2）B作安全瓶，可防止倒吸；溴水具有強(qiáng)氧化性，裝置C可驗(yàn)證二氧化硫具有還原性，二氧化硫與溴水反應(yīng)生成HBr和硫酸；結(jié)合二氧化硫具有漂白性分析；
（3）①加入幾小塊CaCO₃固體，生成CO₂氣體，溶液顯酸性；
②NaClO可氧化KI；
③溴水可氧化HSO₃^-；
④HSO₃^-與高錳酸鉀可發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測(cè)定pH即可．

解答 解：（1）a．用酸堿中和滴定法測(cè)定，由于溶液中存在的銅離子與氫氧根離子反應(yīng)，無(wú)法測(cè)定硫酸的量，故a錯(cuò)誤；      
 b．反應(yīng)后剩余的氫離子與足量Zn反應(yīng)生成氫氣，通過(guò)測(cè)量生成H₂的體積可確定硫酸的量，故b正確；
c．用pH計(jì)測(cè)溶液pH值，可以確定氫離子濃度，然后可計(jì)算出硫酸的量，故c正確；     
d．由于硫酸根離子與氯化鋇反應(yīng)，無(wú)法用BaCl₂溶液測(cè)定剩余硫酸的量，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（2）B裝置的集氣瓶是空的，可以防止倒吸；
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(wú)色，
故答案為：防倒吸（或安全瓶）；還原；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色；
（3）①加入幾小塊CaCO₃固體，生成CO₂氣體，溶液顯酸性，可能是Ⅰ或Ⅱ；
②NaClO可氧化KI，則觀察到溶液變?yōu)樗{(lán)色；
③溴水可氧化HSO₃^-，則觀察到溴水褪色，
④HSO₃^-與高錳酸鉀可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由溶液為紫色可知，不存在HSO₃^-，則I或Ⅲ成立，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	反應(yīng)的可能情況
①			Ⅰ或Ⅱ
②		溶液變?yōu)辄S色
③		溴水褪色
④			Ⅰ或Ⅲ

（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測(cè)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(cè)定NaHSO₃溶液的pH，若pH＜7，則K_a＞K_b，若pH＞7，則K_a＜K_b，
故答案為：常溫下，用pH試紙（或pH計(jì)）測(cè)定NaHSO3溶液的pH，若pH＜7，則K_a＞K_b，若pH＞7，則K_a＜K_b．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，把握制備實(shí)驗(yàn)裝置、原理、物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．