Question

17．二氧化硫常溫下為無色有刺激性氣味的有毒氣體，易液化，易溶于水．某同學設計如下實驗方案，對二氧化硫的化學性質進行探究，裝置如圖所示．請回答下列問題：

（1）反應結束時燒瓶中Cu由剩余，某同學認為H₂SO₄也有剩余，他設計了下列實驗方案來測定剩余H₂SO₄的量．經冷卻，定量稀釋后進行下列實驗，能達到的目的是bc（填序號）
a．用酸堿中和滴定法測定             b．與足量Zn反應，測量生成H2的體積
c．用pH計測溶液PH值              d．與足量BaCl₂溶液反應，稱量生成沉淀的質量
（2）裝置B的作用是防倒吸（或安全瓶），設計裝置C的目的是驗證SO₂的還原性，裝置C中發(fā)生反應的離子方程式SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，裝置D中NaOH全部轉化為NaHSO₃的標志是溶液由紅色變?yōu)闊o色
（3）向NaHSO₃溶液中加入NaClO溶液時，反應有三種可能情況：
I．HSO₃^-與ClO^-剛好反應完；Ⅱ．NaClO不足；Ⅲ．NaClO過量
甲同學分別取上述混合溶液于試管中，通過下列實驗確定該反應屬于哪一種情況，請你完成表：（已知酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO）

實驗序號	實驗操作	現象	反應的可能情況
①	加入幾小塊CaCO3固體	有氣泡產生
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）設計簡單實驗證明：室溫下HSO₃^-的電離平衡常數K_a與水解平衡常數Kb的相對大小常溫下，用pH試紙（或pH計）測定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H⁺或測定稀硫酸的pH確定稀硫酸的存在；
（2）B作安全瓶，可防止倒吸；溴水具有強氧化性，裝置C可驗證二氧化硫具有還原性，二氧化硫與溴水反應生成HBr和硫酸；結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；
（4）電離顯酸性，水解顯堿性，則測定pH即可．

解答 解：（1）a．用酸堿中和滴定法測定，由于溶液中存在的銅離子與氫氧根離子反應，無法測定硫酸的量，故a錯誤；      
 b．反應后剩余的氫離子與足量Zn反應生成氫氣，通過測量生成H₂的體積可確定硫酸的量，故b正確；
c．用pH計測溶液pH值，可以確定氫離子濃度，然后可計算出硫酸的量，故c正確；     
d．由于硫酸根離子與氯化鋇反應，無法用BaCl₂溶液測定剩余硫酸的量，故d錯誤；
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)生的反應中S元素的化合價升高，則設計裝置C的目的是驗證SO₂的還原性，裝置C中發(fā)生反應的離子方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
裝置D中NaOH全部轉化為NaHSO₃時堿性降低，裝置D中NaOH全部轉化為NaHSO₃的標志是溶液由紅色變?yōu)闊o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{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，由溶液為紫色可知，不存在HSO₃^-，則I或Ⅲ成立，
故答案為：

實驗序號	實驗操作	現象	反應的可能情況
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，則測定pH即可，則設計實驗為：常溫下，用pH試紙（或pH計）測定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）測定NaHSO3溶液的pH，若pH＜7，則K_a＞K_b，若pH＞7，則K_a＜K_b．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，題目難度中等，把握制備實驗裝置、原理、物質的性質為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，有利于提高學生的分析、理解能力及靈活應用能力．