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【题目】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Ka与水解平衡常数Kb,的相对大小:___。

【答案】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。

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