Question

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高的煤而形成的。
【实验目的】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），请完成该反应的离子方程式：
（  ）SO₂ +（ ）MnO₄^— +（ ）    ＝（ ）     +（ ）Mn²⁺ +（ ）   
根据上述资料，甲同学和丙同学分别设计实验方案进行探究。
【实验探究】甲同学：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。
（2）乙同学认为甲的方案不合理，其理由是：                                       
【实验探究】丙同学：丙同学进行了如下图所示实验（部分装置在图中略去）：

（3）上图C装置的作用是                                                           
（4）证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：                                               
（5）装置C中的高锰酸钾溶液也可以替换为               
A．足量I₂的淀粉溶液   B．足量饱和NaHCO₃溶液   C．足量Na₂SO₃溶液    D．足量溴水

Answer 1

（1）（ 5 ）SO₂ +（ 2 ）MnO₄^— +（ 2 ）H₂O＝（ 5 ）SO₄^2-+（ 2 ）Mn²⁺ +（ 4 ）H^＋
（2）SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，不能证明煤中含有碳元素
（3）除去SO₂并检验其是否除尽
（4）B中褪色， C中不褪色， D中变浑浊
（5）A D

试题分析：（1）在氧化还原反应中应该遵循质量守恒定律和电子守恒。由于该反应同时还是离子反应，因此还应该符合电荷守恒。该反应方程式为5SO₂ +2MnO₄^— +2 H₂O＝5+ SO₄^2-+2Mn²⁺ + 4H^＋。（2）A中稀高锰酸钾溶液褪色证明含有SO₂；B中澄清石灰水变浑浊，则可能是SO₂使澄清石灰水变浑浊的，也可能是SO₂与CO₂共同作用的结果。因此不能证明煤中含有碳元素。（3）在装置A中使煤充分燃烧，通过B稀酸性高锰酸钾溶液来检验SO₂；通过C浓酸性高锰酸钾溶液来除去SO₂，以确保完全除尽。然后在通过D澄清石灰水来检验CO₂气体。若澄清的石灰水变浑浊，则证明含有CO₂，否则就不含有CO₂。（4）证明煤中含有硫元素的现象是B中褪色，证明含有碳元素的现象是C中不褪色， D中变浑浊。（5）高锰酸钾溶液有强氧化性，可以把SO₂氧化为硫酸。若用其它物质来代替，只要物质有强氧化性，可以与SO₂发生氧化还原反应即可。A．I₂＋SO₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HI。溶液的紫色褪去。正确。B．NaHCO₃＋SO₂= NaHSO₃＋CO₂．虽然能除去SO₂，但是能产生CO₂，会影响CO₂的检验。错误。C．Na₂SO₃＋SO₂＋2H₂O=2NaHSO₃，由于该溶液呈碱性，也能吸收CO₂，所以会影响CO₂的检验。错误。D．足量溴水，发生反应：Br₂＋SO₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HBr。但是与CO₂不能发生反应，所以可以除去SO₂来检验CO₂。正确。因此选项为AD。