Question

9．近幾年我國某些城市酸雨污染較為嚴重，主要是因為大量燃燒含硫量高的煤而形成的，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因．
【提出問題】通過實驗證明煤中含有碳元素和硫元素．
【查閱資料】
（1）“二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色（由紫紅色變為無色），該反應的化學方程式為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2X”．這個化學方程式中最后一種物質X的化學式是：H₂SO₄．
（2）“二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁．”請寫出二氧化硫與澄清石灰水反應的化學方程式：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
根據上述資料，甲同學、乙同學和丙同學分別設計實驗方案進行探究．
【實驗探究】甲同學：“實驗操作”：甲同學進行了如圖所示1、2兩步實驗：

“實驗現象”：A中稀高錳酸鉀溶液褪色，B中澄清石灰水變渾濁．
“得出結論”：煤燃燒生成二氧化硫和二氧化碳，證明煤中含有碳元素和硫元素．
（3）乙同學認為甲同學的實驗方案不合理，其理由是：二氧化硫也會使澄清石灰水變渾濁，無法證明煤中含有碳元素．
丙同學：“實驗操作”：丙同學進行了如圖3所示實驗（部分裝置在圖中略去）：
【探究與結論】
（4）如圖3尾氣中可能存在的有害氣體是C，（填序號）
A．SO₂B．CO₂ C．CO  D．O₂
（5）如圖C裝置的作用是除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾．
（6）要證明煤中含有碳元素和硫元素的現象是：丙同學的實驗中現象，證明含有硫元素；C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水變渾濁現象，證明含有碳元素．

Answer 1

分析 （1）根據質量守恒定律考慮；
（2）根據化學方程式的寫法考慮；
（3）根據二氧化硫的特點考慮；
（4）根據碳發生不完全燃焼的結果考慮；
（5）根據高錳酸鉀溶液的特點考慮；
（6）先驗證二氧化硫，再除去二氧化硫，再驗證二氧化碳．

解答 解：（1）根據反應的化學方程式5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2X及質量守恒定律（反應前后各原子種類和數目不變）判斷：反應前5SO₂、2KMnO₄、2H₂O中共含有5個硫原子、2個鉀原子、2個錳原子、20個氧原子、4個氫原子，反應后K₂SO₄、2MnSO₄中共含有3個硫原子、2個鉀原子、2個錳原子、12個氧原子、0個氫原子，2X中應含有4個氫原子、2個硫原子、8個氧原子；一個X分子中應含有2個氫原子、1個硫原子、4個氧原子，所以這個化學方程式中最后一種物質X的化學式是H₂SO₄；
（2）由二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁，說明二氧化硫與澄清石灰水反應有沉淀生成，再寫化學方程式為SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（3）由于二氧化硫也能使石灰水變渾濁，所以不能判斷含有碳元素；
（4）碳發生不完全燃焼時會生成一氧化碳，所以煤燃燒后產生的氣體還有可能含有CO，二氧化硫已經被除去，CO₂、O₂無毒；
（5）主要是驗證二氧化硫是否被除盡或排除二氧化硫的干擾；
（6）先通過使高錳酸鉀溶液褪色證明有二氧化硫，再除去二氧化硫，再驗證二氧化碳即可，故B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水變渾濁．
故答案為：
（1）H₂SO₄；
（2）SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
（3）二氧化硫也會使澄清石灰水變渾濁，無法證明煤中含有碳元素；
（4）C
（5）除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾；
（6）B中的溶液褪色，C中的溶液不褪色，D中澄清的石灰水變渾濁．

點評 通過回答本題知道了根據質量守恒定律，計算化學式的方法（利用反應前后原子個數不變），還弄懂了二氧化硫與二氧化碳的檢驗方法．二氧化硫用高錳酸鉀溶液來檢驗，二氧化碳用石灰水檢驗．