Question

7．近几年我国某些城市雾霾较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量高的煤形成的大量固体小颗粒和二氧化硫．此外，各种机动车排放的尾气也是形成雾霾的重要原因．
【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+2X”这个化学方程式中物质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．”请写出二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
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了探究，
【实验探究】
（3）甲同学进行了如图所示A、B两步实验．

现象：A中稀高锰酸钾溶液褪色，B中澄清石灰水变浑浊．
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．
（5）丙同学进行了如图所示实验（部分装置在图中略去）．

（6）上图中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进行尾气处理的目的防止污染空气．
（7）写出A中发生反应的化学方程式（写一个）C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂．
（8）丙同学的实验中要证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是B中溶液褪色，C中溶液不褪色，D中溶液变浑浊．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律考虑；
（2）根据化学方程式的写法考虑；
（4）根据二氧化硫的特点考虑；
（6）根据主要是验证二氧化硫是否被除尽或排除二氧化硫的干扰；进行尾气处理的目的防止污染空气解答；
（7）根据碳和氧气反应生成二氧化碳解答；
（8）二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物，均可以和氢氧化钙之间发生反应的性质，要先验证二氧化硫再除去二氧化硫再验证二氧化碳；

解答 解：
（1）根据反应的化学方程式5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2X及质量守恒定律（反应前后各原子种类和数目不变）判断：反应前5SO₂、2KMnO₄、2H₂O中共含有5个硫原子、2个钾原子、2个锰原子、20个氧原子、4个氢原子，反应后K₂SO₄、2MnSO₄中共含有3个硫原子、2个钾原子、2个锰原子、12个氧原子、0个氢原子，2X中应含有4个氢原子、2个硫原子、8个氧原子；一个X分子中应含有2个氢原子、1个硫原子、4个氧原子，所以这个化学方程式中最后一种物质X的化学式是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，再写化学方程式为SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（4）由于二氧化硫也能使石灰水变浑浊，所以不能判断含有碳元素；
（6）主要是验证二氧化硫是否被除尽或排除二氧化硫的干扰；进行尾气处理的目的防止污染空气；
（7）碳和氧气反应生成二氧化碳，反应的化学方程式为：C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂；
（8）二氧化硫的检验用品红，二氧化硫会使之褪色，二氧化碳检验用澄清石灰水，检验二氧化碳之前先检验二氧化硫，再将之除尽，最后检验二氧化碳，二氧化碳能使石灰水变浑浊，故答案为：B中溶液褪色，C中溶液不褪色，D中溶液变浑浊．
故答案为：
（1）H₂SO₄；
（2）SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（4）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；
（6）除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰；防止污染空气；
（7）C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂；
（8）B中溶液褪色，C中溶液不褪色，D中溶液变浑浊．

点评 本题以实验探究的形式，检验物质的存在和物质的性质．培养了学生的动手能力和动脑思考的能力．