Question

15．近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要原因是燃烧含硫量高的煤及机动车排放的尾气．
【提出问题】煤中是否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+2H₂OK₂SO₄+2MnSO₄+2X，其中X的化学式是：H₂SO₄ ．
②二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式为SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
根据上述资料，甲、乙同学进行了如图1实验探究．
【实验探究】甲同学进行了如下图所示A、B两步实验：

实验现象为 A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊．由此甲同学认为：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．乙同学认为甲同学的方案不合理，于是进行了如图2所示实验（夹持装置略去）：
【结论与反思】（1）乙同学认为甲同学的实验方案不合理，其理由是：二氧化硫也可使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素．
（2）上图C装置的作用是除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰．
（3）要证明煤中含有碳元素和硫元素，则乙同学的实验现象应为B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水变浑浊．

Answer 1

分析 根据质量守恒定律可以判断物质的化学式；根据题目信息可知：二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，因此甲同学的实验方案不合理；C装置的作用是把二氧化硫全部吸收，避免产生干扰；只要B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水变浑浊，就证明煤中含有碳元素和硫元素．

解答 解：【查阅资料】①根据质量守恒定律可知，反应前含有5个硫原子，2个钾原子，2个锰原子，4个氢原子，20个氧原子，反应后已有2个钾原子，2个锰原子，3个硫原子，12个氧原子，故2X中含有4个氢原子，2个硫原子和8个氧原子，故X中含有2个氢原子、1个硫原子和4个氧原子，故X为H₂SO₄；
②由二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，说明二氧化硫与澄清石灰水反应有沉淀生成，再写方程式即可；
【结论与反思】（1）二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊，因此甲同学的实验方案不合理，故答案为：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
（2）C装置的作用是把二氧化硫全部吸收，避免产生干扰，故答案为：除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰
（3）乙的实验方案中，只要B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水变浑浊，就证明煤中含有碳元素和硫元素．故答案为：B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水变浑浊．
故答案为：【查阅资料】①H₂SO₄；②SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
【结论与反思】（1）二氧化硫也可使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素
（2）除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰（合理给分）
（3）B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水变浑浊．

点评 本考点探究了煤炭的组成元素，属于实验探究题，既有实验过程的探究，又有结论的探究．首先提出问题、查阅资料，然后设计实验方案、进行实验，最后得出正确的结论．还考查了学生的实验评价能力，找出实验的不足之处，并加以改进．本考点主要出现在实验题中．