Question

【题目】近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量较高的煤而形的，某兴趣小组同学为验证煤中含有碳元素和硫元素进行了如下实验：

（实验目的）验证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（溶液由紫红色变为无色），该反应的化学方程式为：，其中X的化学式是_______。

（2）二氧化硫和二氧化碳一样能使澄清石灰水变浑浊，它与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙（CaSO3）和水。写出二氧化硫与氢氧化钙反应的化学方程式 _________。

（实验探究）根据上述资料，同学们设计了如下实验方案进行探究。

实验步骤	实验现象	实验结论
	步骤I中稀高锰酸钾溶液褪色，步骤Ⅱ中澄清石灰水变浑浊	煤中含有碳元素和硫元素

（反思与交流）

（1）小红认为上述实验方案不合理，理由是________。

（2）为了达到实验目的，同学们又设计了如下图所示实验方案（部分装置在图中略去）。

①图中装置C的作用是________。

②若要得出煤中含有碳元素和硫元素的结论，实验中应观察到的现象是____________。

Answer 1

【答案】H2O SO2+Ca(OH)2= CaSO3↓+H2O 二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，不能证明煤中含有碳元素 充分吸收二氧化硫，排除干扰 装置B中稀高锰酸钾溶液褪色，C中高锰酸钾溶液不褪色或不完全褪色，D中澄清石灰水变浑浊

【解析】

[查阅资料]

（1）二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（溶液由紫红色变为无色），该反应的化学方程式为：，根据质量守恒定律可知反应后硫、氧、钾、锰、氢的原子个数分别是5、20、2、2、4，反应前硫、氧、钾、锰、氢的原子个数分别是5、18、2、2、0，则X中应含有2个氧原子和4个氢原子，X的化学式是H2O。

（2）二氧化硫和二氧化碳一样能使澄清石灰水变浑浊，它与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙（CaSO3）和水，则反应的化学方程式SO2+Ca(OH)2= CaSO3↓+H2O。

[反思交流]

（1）根据资料，二氧化硫能使高锰酸钾褪色，根据步骤I中稀高锰酸钾溶液褪色，可知煤燃烧有二氧化硫生成，根据质量守恒定律可知煤中含有硫元素，但是步骤Ⅱ中澄清石灰水变浑浊不能说明煤中含有碳元素，因为煤燃烧生成的二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故小红认为上述实验方案不合理的理由是二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，不能证明煤中含有碳元素。

（2）

①根据题意可知要验证煤燃烧生成二氧化碳，在利用澄清石灰水检验二氧化碳时需要排除二氧化硫的干扰，故图中装置C的作用是充分吸收二氧化硫，排除干扰或验证二氧化硫是否被除尽或排除二氧化硫的干扰（合理即可）。

②由上分析可知，若要得出煤中含有碳元素和硫元素的结论，先通过使高锰酸钾溶液褪色证明有二氧化硫，再除去二氧化硫，再验证二氧化碳即可，实验中应观察到的现象是装置B中稀高锰酸钾溶液褪色，C中高锰酸钾溶液不褪色或不完全褪色，D中澄清石灰水变浑浊。