题目内容

用酸性高锰酸钾溶液可以测定室内空气的污染物甲醛的含量是否超标．相关反应的化学方程式是4KMnO4+5CH2O+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5X+11H2O，其中X的化学式为（ ）
A．CO
B．CO2
C．H2CO3
D．K2CO3
【答案】分析：根据质量守恒定律，在化学变化前后构成物质的原子种类不变、原子个数没有增减；利用反应的化学方程式是4KMnO4+5CH2O+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5X+11H2O，根据反应前后原子种类和个数不变，推断生成物X的化学式．
解答：解：在反应中4KMnO4+5CH2O+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5X+11H2O，反应前O元素的原子个数共有：4个KMnO4分子中含16个O原子、5个CH2O分子中含5个O原子、6个H2SO4分子中含24个O原子，共含16+5+24=45个O原子；而反应后2个K2SO4分子中含8个O原子、4个MnSO4分子中含16个O原子、11个H2O分子中含11个O原子，共含O原子8+16+11=35个；因此5X中共含O原子45-35=10个，则每个X分子中含有2个O原子；
而每个CO分子中含1个O原子、每个CO2分子中含2个O原子、每个H2CO3、K2CO3分子中都含3个O原子；
故选B．
点评：根据反应的化学方程式，利用反应前后原子的种类和原子不变的原则，可对反应中某一未知物质的组成或分子的构成进行推断．
练习册系列答案
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精英家教网小军进行了下列实验：将数根火柴捆在一起，伸入到一集气瓶中，用另一根火柴点燃，等火柴头燃烧完后取出．迅速将集气瓶口与另一装有酸性KMnO4溶液的集气瓶瓶口对接，振荡，发现红色KMnO4溶液颜色消失．
（提出问题）
问题1：火柴头的成分是什么？
问题2：什么气体使KMnO4溶液褪色？
（查找资料）小李从文献中查到：火柴头的主要成分为KClO3、硫磺粉（S）、三硫化二锑（Sb2S3）、玻璃粉等．
（1）写出火柴头燃烧时发生的化学方程式（要求写出两个）：
①
 
；②
 
．
（实验探究1）CO2气体是否使酸性KMnO4溶液褪色？
（2）指明集气瓶中CO2的来源
 
．
实验室提供了①稀硫酸、②块状碳酸钙、③稀盐酸、④碳酸钠固体等试剂及下列仪器．
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（3）请你从上述试剂和仪器中选择：最适合制备CO2气体的试剂（填序号）
 
；最适合制备CO2气体的仪器（填序号）
 
．
（4）请指出仪器A的名称
 
．将制得的CO2气体通入酸性高锰酸钾溶液中，发现酸性高锰酸钾溶液不褪色．
（实验探究2）SO2气体是否可使酸性高锰酸钾溶液褪色
在老师的指导下，实验小组的同学通过实验，验证了SO2气体可以使酸性KMnO4溶液褪色．
（讨论交流）该实验小组的同学通过讨论，提出了如下问题，请你帮助解决．
（5）SO2气体是大气污染物之一．SO2溶于雨水，通过进一步反应会形成酸雨．在我国，导致生成酸雨的SO2主要来自于
 
．
（6）上述验证CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色的实验过于复杂，请你设计一个更为简单的实验完成该实验
 
．
已知浓硫酸与焦炭在加热的条件下能发生反应，生成三种氧化物．某校研究性学习小组对此进行以下一系列的探究活动．
【提出猜想】浓硫酸与焦炭在加热条件下反应，生成H2O、SO2和CO2．
【查阅资料】经查阅资料得知：①CO2、SO2均可使澄清石灰水变浑浊；②SO2可使品红溶液的红色褪去，而CO2不能；③SO2可与酸性的KMnO4溶液反应使其褪色，而CO2不能；④无水CuSO4为白色粉末，遇水可生成蓝色胆矾．
【实验探究】用以下A-D四个装置组装成一套完整的实验装置，然后进行实验，验证猜想．
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（1）本实验的发生装置应选用如下图所示三种装置中的
 
装置（填序号）．
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（2）为了验证三种产物，达到预期的实验目的，整套实验装置的正确组装顺序是（按导管口连接的先后顺序）：发生装置导管口
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（3）实验过程中，同学们观察到装置D中的无水CuSO4变为蓝色，由此得出产物中有
 
的结论；同时还观察到以下实验现象：装置C中品红溶液（ I）和酸性高锰酸钾溶液都褪色，品红溶液（Ⅱ）不褪色；装置B中澄清石灰水变浑浊．装置C中品红溶液（ I）褪色，说明产物中有
 
，酸性KMnO4溶液的作用是
 
，品红溶液（Ⅱ）不褪色，说明
 
；装置B中发生反应的化学方程式是
 

（4）能确认反应产物中有CO2的实验现象是
 
．
【实验结论】本实验提出的猜想
 
（填“成立”或“不成立”）；
浓硫酸与木炭反应的化学方程式是
 
．
【交流讨论】实验结束后，同学们针对本实验进行讨论，其中张辉同学提出了“反应产物中可能还有一氧化碳”这样的一个观点．你是否支持张辉同学的观点？
 
（填“支持”或“不支持”），请你说出两点理由：①
 
；②
 
．
（2013?宝应县二模）甲醛（CH2O）是世界卫生组织确认的致癌致畸物质之一．
我国规定：室内甲醛含量不得超过8×10-5mg/L．某研究性学习小组利用KMnO4和H2SO4的混和液测定居室内空气中甲醛的含量．

【实验原理】
KMnO4和H2SO4的混和液与甲醛的反应方程式为：4KMnO4+5CH2O+6H2SO4=4MnSO4+2K2SO4+5X↑+11H2O
①其中X的化学式为
CO2
CO2
；
②随着甲醛的不断通入，溶液的PH
变大
变大
（填“变大”、“变小”或“不变”），但由于测定的需要，配制混和液时使用了过量的硫酸，因此反应结束时溶液的PH
＜
＜
7（填“＞”、“＜”或“=”）．
③随着甲醛的不断通入，溶液的紫红色不断褪去，到刚好变为无色时，通入的甲醛与混和液中的KMnO4恰好完全反应；此时只要知道原混和液质量以及其中
高锰酸钾
高锰酸钾
的质量分数，就可利用前述反应方程式计算出通入的甲醛质量．
【实验装置】如图1；
【实验步骤】
④检查该装置气密性的方法之一是：打开 a 和b，拨出双孔塞，向集气瓶中加蒸馏水至浸没左导管口约2cm，塞上双孔塞，再关闭
a
a
（填“a”或“b”），最后抽或推注射器，造成左导管与瓶内产生液面差；若液面差稳定，则装置
气密
气密
（填“气密”或“不气密”）．
⑤若装置气密，则加混和液前
不要
不要
（填“要”或“不要”） 将集气瓶中蒸馏水先倒出．
⑥向集气瓶中加入5.00g 混和液（其中KMnO4的质量分数为1.58×10-4），再向其中加适量蒸馏水，扩大液体的量以利吸收甲醛．
⑦先打开
a
a
（填“a”或“b”），关闭另一个活塞，每次用注射器抽取100mL室内空气，然后进行相反关开活塞的操作，再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应，如此反复多次直至溶液刚好完全褪色，计下推入气体次数．
【数据处理】
⑧若实验中，当第250次将气体压送到洗气瓶中时，溶液的红色刚好褪去，则该居室内空气中甲醛含量
不符合
不符合
规定（填“符合”或“不符合”）．
己知：KMnO4、CH2O的相对分子质量依次为158、30；1g=1000mg；1L=1000mL
计算过程：
解：设甲醛的质量为x
4KMnO4 +5CH2O+6H2SO4 =4MnSO4+2K2SO4+5CO2↑+11H2O
4×158 5×30
5.00g×1.58×10-4x
4×158
5.00g×1.58×10-4
=
5×30
x
 x=1.875×10-4
因为每次用注射器抽取100mL室内空气，第250次恰好反应，则通入的空气体积为：100ml×250=25000mL=25L，所以该居室内空气中甲醛的含量
1.875×10-4g
25L
=0.0075mg/L=7.5×10-3mg/L＞8×10-5mg/L，故不符合
解：设甲醛的质量为x
4KMnO4 +5CH2O+6H2SO4 =4MnSO4+2K2SO4+5CO2↑+11H2O
4×158 5×30
5.00g×1.58×10-4x
4×158
5.00g×1.58×10-4
=
5×30
x
 x=1.875×10-4
因为每次用注射器抽取100mL室内空气，第250次恰好反应，则通入的空气体积为：100ml×250=25000mL=25L，所以该居室内空气中甲醛的含量
1.875×10-4g
25L
=0.0075mg/L=7.5×10-3mg/L＞8×10-5mg/L，故不符合
，通入的空气体积为
25
25
L
【误差分析】
⑨某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，你认为其可能的原因是（假设溶液配制、量取过程均无错误）：
没有搅拌，甲醛和高锰酸钾反应不完全
没有搅拌，甲醛和高锰酸钾反应不完全
、
空气中的其它气体和高锰酸钾反应
空气中的其它气体和高锰酸钾反应
（要答出2种可能性）．
【交流讨论】
⑩实验后的交流中，有小组成员认为：可将插入混和溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（如图2），有利于提高实验的准确度，其理由是
增大了甲醛和溶液的接触面积
增大了甲醛和溶液的接触面积
．
同学们在用某硫酸溶液处理金属废料（主要是生铁）时，观察到溶液发烫并闻到刺激性气味，这种反常现象引起同学们的思考．从元素组成的角度分析，他们猜测气体可能是SO2、CO、CO2、H2中的一种或几种．

（1）甲同学认为废气中一定有SO2，原因是
上述气体中只有SO2有刺激性气味
上述气体中只有SO2有刺激性气味
．
（2）为了确定该气体的成分，同学们设计了一套合理的实验装置，如下图所示（铁架台已略去）．请你从下列试剂中选择药品并结合实验装置完成实验．
药品：澄清石灰水，酸性高锰酸钾溶液，无水硫酸铜（遇水变蓝），碱石灰（吸收水和CO2）． （药品可重复选用，每一步均反应充分）

（Ⅰ）B中盛放的试剂是
澄清石灰水
澄清石灰水
，A、B装置不能互换，原因是：
SO2也能使澄清石灰水变浑浊，无法判断是否含有CO2
SO2也能使澄清石灰水变浑浊，无法判断是否含有CO2
．
（Ⅱ）若观察到
D中的固体由红变黑，E中无明显变化，F中澄清石灰水变浑浊；
D中的固体由红变黑，E中无明显变化，F中澄清石灰水变浑浊；
现象，证明原气体中有CO无H2．写出D中反应的化学方程式
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
．
（Ⅲ）D中反应前有样品10g（样品中可能混有铁），完全反应后剩余固体7.6g，则原样品的成分为：
氧化铁：8g 铁：2g；
氧化铁：8g 铁：2g；
．（写出物质及其对应的质量）
（2012?义乌市）科学研究小组的同学在用一定浓度的硫酸溶液处理废金属材料（主要是生铁、镀锌铁皮）时，溶液发烫并闻到了刺激性气味，这种反常现象引起了同学们的思考．从组成物质的元素角度分析，他们猜测气体可能是SO2、CO、CO2、H2中的一种或几种．为了确定该气体的成分，他们进行了如下探究．
查阅资料：
I．SO2、CO2都能与碱溶液反应生成盐和水，CaSO3难溶于水；
II．SO2能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色，上述其它气体不能．
实验探究：
（1）甲同学为了验证处理废金属材料产生的气体中是否含有CO2，把它直接通入澄清石灰水，并观察实验现象．乙同学认为甲同学的做法不合理．请用化学方程式表示其原因
SO2+Ca（OH）2═CaSO3↓+H2O
SO2+Ca（OH）2═CaSO3↓+H2O
．
（2）同学们设计了一套合理的实验装置，如图所示（铁架台已略去）．请你从下列试剂中选择所需药品并完成实验（药品可重复选用）：澄清石灰水，氢氧化钠溶液，酸性高锰酸钾溶液，浓硫酸，无水硫酸铜，碱石灰 （假设每步反应都是完全的）

①写出E装置中试剂的名称或化学式
无水硫酸铜
无水硫酸铜
．
②若观察到
B
B
（填装置序号）中澄清石灰水变浑浊，证明原气体中有CO2；
③若观察到
D装置中黑色粉末变成红色，E中的无水硫酸铜变蓝，F中的石灰水不变浑浊
D装置中黑色粉末变成红色，E中的无水硫酸铜变蓝，F中的石灰水不变浑浊
现象，证明原气体中有H2无CO．

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