Question

6．近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要由大量燃烧含硫量高的煤而造成．
【提出问题】如何通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素．
【查阅资料】
I．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+2H₂SO₄．
II．二氧化硫和二氧化碳一样，能和澄清石灰水发生反应生成难溶于水的亚硫酸钙（CaSO₃）．请写出二氧化硫使澄清石灰水变浑浊的化学方程式：（1）Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
根据上述资料，甲同学和乙同学设计实验方案进行探究．
【实验探究】甲同学进行了如图1所示实验（部分装置在图中略去）：

【探究与结论】
（2）图C装置的作用是除去二氧化硫．
（3）实验中看到以下哪些现象可以证明煤中含有碳元素和硫元素①③．  （填序号）
①B中稀高锰酸钾溶液褪色②B中稀高锰酸钾溶液不褪色
③D中澄清石灰水变浑浊④D中澄清石灰水不变浑浊
（4）实验过程中必须控制好通入气体的速率，以防止反应不充分产生CO．一般应对产生CO的实验流程需要进行尾气处理，尾气处理可采用的方法是点燃．
（5）假设实验过程中每一步均能充分反应，且S、C分别转化为SO₂、CO₂，不考虑水蒸气影响，5g煤粉样品充分反应后，B、C、D三个装置质量分别增加0.8g、0.2g、13.2g，则该煤粉样品含硫量为10% （结果精确到0.1%）．
【另辟蹊径】乙同学设计了如图2所示两个实验，以证明煤中含有碳元素和硫元素；
（6）你认为乙同学的设计是否合理？否．（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙沉淀和水解答；
（2）除去二氧化硫的气体，如果能使澄清石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳；
（3）根据二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊解答；
（4）根据CO有毒解答；
（5）根据二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色解答．
（6）二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，当澄清石灰水变浑浊时，气体可能是二氧化碳，也可能是二氧化硫，也可能是二氧化碳和二氧化硫的混合物．

解答 解：（1）二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
（2）上图C装置的作用是除去二氧化硫，以免影响对二氧化碳的判断．
故填：除去二氧化硫．
（3）二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊；如果B中稀高锰酸钾溶液褪色，D中澄清石灰水变浑浊，可以证明煤中含有碳元素和硫元素；
（4）CO有毒，为防止污染空气，尾气处理可采用的方法是点燃；
（5）二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，B、C装置中增加的质量为二氧化硫的质量为0.8g+0.2g=1g
硫元素的质量=1g×$\frac{32}{64}$×100%=0.5g；
含硫量为：$\frac{0.5g}{5g}×$100%=10%．
（6）乙同学的实验方案不合理，其理由是：二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，该实验不能说明煤燃烧产生二氧化碳．
答案：
（1）Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
（2）除去二氧化硫；
（3）①③；
（4）点燃；
（5）10%．
（6）否．

点评 实验是化学的重要组成部分，正确的实验操作是得出科学结论的前提条件之一，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为得出正确的结论奠定基础．