Question

16．最近几年冬天温江经常发生雾霾和酸雨，对环境污染较为严重．大量燃烧含硫量高的煤和各种机动车排放的尾气，是形成雾霾和酸雨的重要原因．

【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+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，
【探究和分析】
（3）甲同学进行了如图1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结论中生成CO₂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：”实验操作“：丙同学进行了如图2所示实验（部分装置在图中略去）证明CO₂和SO₂的生成：
【反思与表达】（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．
（7）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）根据氢氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙和水进行分析；
（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）氢氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙和水，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；
（7）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；
（7）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．