Question

1．近几年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+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、乙同学分别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A、B两步实验：
【实验现象】A中高锰酸钾溶液褪色，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．
【实验评价】（3）你认为甲同学的实验方案不合理（填“合理”或“不合理”），其理由是：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．
【实验探究】乙同学进行了如图2所示实验（部分装置在图中略去）：

【探究与结论】
（4）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．
（5）要证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：乙同学的实验中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 （1）根据质量守恒定律进行分析；
（2）根据二氧化硫和氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和水进行分析；
（3）根据二氧化硫的化学性质进行分析；
（4）根据高锰酸钾溶液的特点进行分析；
（5）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）利用质量守恒定律，根据反应前后各原子种类和数目不变，则5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2X”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生成亚硫酸钙沉淀和水，化学方程式为：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（3）通过分析可知，甲同学的实验方案不合理，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；
（4）C装置的作用主要是：验证二氧化硫是否被除尽或排除二氧化硫的干扰；
（5）先通过使高锰酸钾溶液褪色证明有二氧化硫，再除去二氧化硫，再验证二氧化碳即可，所以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：
（1）H₂SO₄；
（2）SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（3）不合理，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；
（4）除去过多的二氧化硫或排除二氧化硫的干扰；
（5）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 通过回答本题知道了根据质量守恒定律，计算化学式的方法（利用反应前后原子个数不变），还弄懂了二氧化硫与二氧化碳的检验方法．二氧化硫用高锰酸钾溶液来检验，二氧化碳用石灰水检验．