Question

【题目】近几年我国某些工业城市酸雨污染较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量高的煤而形成的，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。

【提出问题】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。

【查阅资料】(1)“二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色(由紫红色变为无色)，该反应的化学方程式为：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ＝ K2SO4 + 2MnSO4 + 2 X 。 化学方程式中最后一种物质X的化学式是：__________。

(2)“二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊。”请写出二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式：_____________________。

根据上述资料，甲同学、乙同学和丙同学分别设计实验方案进行探究。

【实验探究】(3)甲同学：“实验操作”：甲同学进行了如下图所示A、B两步实验：

“实验现象”： A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊。“得出结论”：煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳，证明煤中含有碳元素和硫元素。

(4)乙同学认为甲同学的实验方案不合理，其理由是：_________________。

(5)丙同学：“实验操作”：丙同学进行了如下图所示实验(部分装置在图中略去)：

【探究与结论】(6)上图C装置的作用是____________________________________。

(7) 要证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：丙同学的实验中B中__________ ，C中的溶液不褪色，D中______________。

【定量计算】 (8)用石灰石浆也能吸收废气中的二氧化硫，其反应原理是：2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2 ，一座小型火力发电厂每天要燃烧100t煤炭，其中硫元素的质量分数约为6.4% 。

(1)如果尾气不处理,发电厂每月将向大气中排放_________吨SO2(按30天计算)?

(2)每天至少需要含80%碳酸钙的石灰石_________吨才能将其完全吸收？(写出解题过程)

Answer 1

【答案】 H2SO4 Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O　 二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素 除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰 B中溶液褪色 D中石灰水变浑浊 384吨 25吨

【解析】(1) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ＝ K2SO4 + 2MnSO4 + 2 X 。据质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类、个数不变，化学方程式中最后一种物质X的化学式是：H2SO4；(2)二氧化硫与澄清石灰水的溶质反应生成亚硫酸钙沉淀和水，反应的化学方程式：Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O；【实验探究】 (4)同学的实验方案不合理，其理由是：A中稀高锰酸钾溶液褪色，可证明有二氧化硫生成，但B中澄清石灰水变浑浊不能证明煤燃烧生成二氧化碳，因为二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素；【探究与结论】(6)上图C装置的作用是通过高锰酸钾溶液不褪色，证明B装置已经将二氧化硫吸收尽，排除二氧化硫的干扰；(7) 据质量守恒定律可知反应前后元素种类不变。要证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：丙同学的实验中B中溶液褪色，证明有二氧化硫生成，进而证明煤中有硫元素，C中的溶液不褪色，说明二氧化硫已被完全吸收，D中澄清石灰水变浑浊，可证明有二氧化碳生成，进而证明煤中有碳元素；【定量计算】 (8) (1)如果尾气不处理,发电厂每月将向大气中排放SO2的质量为：100t×6.4%÷（32÷64×100%）×30=384t；(2)每天至少需要含80%碳酸钙的石灰石的质量为x才能将其完全吸收

2CaCO3+O2+2SO2 2CaSO4+2CO2

200 128

80%x 12.8t

x=25t

答：(1)如果尾气不处理,发电厂每月将向大气中排放384t SO2，(2)每天至少需要含80%碳酸钙的石灰石25吨才能将其完全吸收。