Question

4．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，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因．
[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+2”．资料上这个化学方程式中最后一种物质的化学式印刷不清楚，请推测其化学式：H₂SO₄．（在上教版九年级化学教材中即用此原理检验含硫火柴中的硫元素．）
②“二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊．”请书写该反应的化学方程式：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
根据上述资料，甲同学和乙同学分别设计实验方案进行探究．
（1）甲同学：
[进行实验]甲同学进行了如图1所示A、B两步实验：

[观察现象]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．
你认为该实验方案是否合理并简述理由：不合理，因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）乙同学：
[进行实验]乙同学进行了如图2所示实验（部分装置在图中略去）：
B装置的作用是检验二氧化硫，C装置的作用是除去二氧化硫并检验二氧化硫是否除尽．
[观察现象]B中溶液褪色，C中溶液仍为紫红色，D中溶液变浑浊（请写出B、C、D中的现象）．
[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．

Answer 1

分析 本题以实验探究的形式，检验煤的碳元素和硫元素，需要我们知道质量守恒定律；会书写化学反应式；了解试验装置的合理性；查阅资料：①根据质量守恒定律，反应前后原子个数不变可解答；根据质量守恒定律，前后元素种类不变，可解答；根据二氧化硫也能使石灰水变浑浊来解答；根据二氧化碳和二氧化硫的化学性质来解答；根据使反应充分的条件解答；实验中C装置的作用是检验二氧化硫是否存在．

解答 解：【提出问题】①据质量守恒定律可知，其化学式为：H₂SO₄②二氧化硫能使澄清石灰水变浑浊，一定生成了沉淀物CaSO₃，故化学反应式为：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；故填：H₂SO₄；SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（1）据资料知，A试验中的稀高锰酸钾溶液褪色，说明煤中含硫元素．B试验中的澄清石灰水变浑浊，说明煤中可能含有碳元素也可能含有硫元素．故不合理．
故答案为：不合理，因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）二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色（由紫红色变为无色），故B装置的作用是：检验二氧化硫；浓高锰酸钾溶液可与二氧化硫反应除去二氧化硫，高锰酸钾溶液又可检验二氧化硫的存在．故C装置的作用是：除去二氧化硫并检验二氧化硫是否除尽；观察现象：加热碳粉生成二氧化硫，二氧化硫与稀高锰酸钾溶液反应并使其褪色．二氧化硫在B中已与高锰酸钾溶液反应，C中的浓高锰酸钾溶液仍为紫红色．煤粉燃烧生成的二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊．故B、C、D中的现象分别为：B中溶液褪色，C中溶液仍为紫红色，D中溶液变浑浊．故答案为：检验二氧化硫；除去二氧化硫并检验二氧化硫是否除尽；B中溶液褪色，C中溶液仍为紫红色，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．