Question

實驗室用濃硫酸與銅的反應制取少量NaHSO₃，實驗裝置如圖所示：

（1）裝置乙的作用是_____________________。
（2）裝置丁的作用是吸收污染空氣的SO₂氣體，其反應的離子方程為                      。
（3） SO₂ 氣體有漂白性、還原性和氧化性。將SO₂ 通入氯水中，SO₂表現的是________性，化學反應方程式為                             。
（4）反應過程中，將丙中滴管里的品紅溶液滴入錐形瓶，若現象為                    ，則溶液中的NaOH完全轉化為了NaHSO₃。
（5）若丙中沒有加入品紅溶液，則不能準確判斷氫氧化鈉是否完全轉化。現有可供選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管； 2 mol/L鹽酸、2 mol/L硝酸、1 mol/L氯化鋇溶液、l mol/L氫氧化鋇溶液、品紅溶液、蒸餾水。
請設計實驗探究吸收后產物中是否存在NaHSO₃ 和Na₂SO₃，將實驗操作、預期的實驗現象和結論填在下表中。

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：取少量待測液放入試管中，滴加過量lmol/L氯化鋇溶液。靜置一段時間后，得到濾液A和固體B。
步驟2：往固體B中加入蒸餾水洗滌沉淀，靜置后棄去上層清液，向固體滴入2滴（或少量）品紅，再	若品紅褪色（或有氣泡），則
步驟3：	若                                    則                                 ； 否則                                 。

 

Answer 1

（17分）
（1）（2分）防止丙中液體倒吸入裝置甲中（或緩沖瓶的作用）　　
（2）（3分） 5SO₂＋2MnO₄^－＋2H₂O=5SO₄^2－＋2Mn²⁺＋4H⁺
（3）3分）還原性（1分）  SO₂＋Cl₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HCl（2分）
（4）（2分）品紅溶液褪色
（5）（7分）

實驗操作	預期現象與結論
步驟2：再滴入過量2mol/L鹽酸（1分），振蕩（1分）	產物中存在Na2SO3（1分）
步驟3：用試管取適量濾液A（1分），向其中 加入過量lmol/L氫氧化鋇溶液（或滴入2滴品紅，再滴入過量2mol/L鹽酸。），振蕩（1分）	若出現渾濁（或紅色褪去），則產物中存在NaHSO3（1分）；否則不存在NaHSO3（1分）。

 
評分說明：
（1）文字中只要寫出加有著重號的文字、化學式或類似的意思，該評分點給分；
（2）用品紅檢驗SO₃^2－或HSO₃^－時：①如果先加鹽酸、后加品紅，SO₂量少且揮發一部分，可能會出現品紅不褪色而誤判，這種情況兩處合起來扣1分；②如果不加品紅、只滴鹽酸，兩處合起來扣1分。

解析試題分析：（1）讀圖可知，裝置甲中Cu+2H₂SO₄(濃)CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，SO₂不僅易溶于水，而且易溶于裝置丙中的NaOH溶液，因此丙中溶液易倒吸進入甲裝置內的濃硫酸中，易造成安全事故，所以裝置乙的作用就是防止丙中液體倒吸入裝置甲中（或起緩沖瓶或安全瓶的作用）；（2）丁裝置中KMnO₄作強氧化劑，SO₂作還原劑，錳元素由+7價降為+2價，硫元素由+4價升為+6價，根據化合價升降總數相等、原子個數守恒可知，2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄，或者5SO₂＋2MnO₄^－＋2H₂O=5SO₄^2－＋2Mn²⁺＋4H⁺；（3）氯水是強氧化劑，可以將SO₂氧化為SO₄^2－，即SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，則SO₂是還原劑，顯還原性；（4）若SO₂不足，丙中反應為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；若SO₂過量，丙中先發生的反應為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，后發生的反應為Na₂SO₃+H₂O+SO₂=2NaHSO₃，由此推斷丙中SO₂過量，則滴入品紅溶液會褪色，因為二氧化硫具有漂白性；（5）Na₂SO₃與BaCl₂易反應生成BaSO₃沉淀，而NaHSO₃與BaCl₂不能反應；BaSO₃易溶于鹽酸，并放出能使品紅溶液褪色的SO₂氣體，因此步驟2中先向洗滌后的固體滴入2滴或少量品紅溶液，再滴入過量2mol/L鹽酸，振蕩，若固體完全溶解，品紅褪色或有氣泡，則裝置丙的產物中含有Na₂SO₃；由于可溶性的NaHSO₃易與Ba(OH)₂反應生成BaSO₃沉淀，或者NaHSO₃易與鹽酸反應放出能使品紅溶液褪色的SO₂氣體，故步驟3中可用試管取適量濾液A，向其中加入過量lmol/L氫氧化鋇溶液（或滴入2滴品紅，再滴入過量2mol/L鹽酸），振蕩，若出現渾濁（或紅色褪去），則裝置丙的產物中存在NaHSO₃；否則不存在NaHSO₃。
考點：考查探究實驗方案的設計，涉及氣體制備、性質、尾氣處理等化學實驗。