Question

近幾年我國某些城市酸雨污染嚴重，主要因為大量燃燒含硫量高的煤而形成的．
【提出問題】如何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?yōu)闊o色），該反應的化學方程式為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2X”請寫出X的化學式

 

．
（2）“二氧化硫和二氧化碳一樣，能和澄清石灰水發(fā)生反應生成難溶于水的亞硫酸鈣（CaSO₃），也能使澄清石灰水變渾濁．”根據(jù)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】
（3）甲同學：
“實驗操作”：甲同學進行了如圖1所示A、B兩步實驗：

“實驗現(xiàn)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．
（4）乙同學認為甲同學的實驗方案不合理，其理由是：

 

．
（5）丙同學：進行了如圖2所示實驗（部分裝置在圖中略去）：
【探究與結論】
（6）上圖C裝置的作用是

 

．
（7）丙同學的實驗中若已證明煤中含有碳元素和硫元素的現(xiàn)象是：丙同學應看到的實驗現(xiàn)象是：B中高錳酸鉀溶液由紫紅色變無色，C中現(xiàn)象為

 

，D中澄清的石灰水變渾濁．

Answer 1

分析：本題以實驗探究的形式，檢驗煤的碳元素和硫元素，需要我們知道質(zhì)量守恒定律，會推測未知的化學式；了解試驗裝置的合理性和各裝置的作用，如：利用高錳酸鉀溶液是否褪色能驗證和吸收二氧化硫；會分析各種試驗現(xiàn)象：如使澄清石灰水變渾濁，則可能為二氧化硫和二氧化碳．

解答：解：（1）根據(jù)物質(zhì)的質(zhì)量守恒定律和“5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2X”，可知化學式為：H₂SO₄
（4）根據(jù)“二氧化硫和二氧化碳一樣，能和澄清石灰水發(fā)生反應生成難溶于水的亞硫酸鈣（CaSO₃），也能使澄清石灰水變渾濁”，故乙同學認為甲同學的實驗方案不合理，其理由是：因為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；
（6）上圖C裝置濃高錳酸鉀，作用是除去二氧化硫并檢驗二氧化硫是否除盡．
（7）丙同學的實驗中若已證明煤中含有碳元素和硫元素的現(xiàn)象是：丙同學應看到的實驗現(xiàn)象是：B中高錳酸鉀溶液由紫紅色變無色，C中現(xiàn)象為C中溶液仍為紫紅色變淺，或變紅，D中澄清的石灰水變渾濁．
故答案為：（1）H₂SO₄；
（4）因為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；
（6）除去二氧化硫并檢驗二氧化硫是否除盡；
（7）C中溶液仍為紫紅色變淺，或變紅．

點評：本題以實驗探究的形式，檢驗物質(zhì)的存在和物質(zhì)的性質(zhì)．培養(yǎng)了學生的動手能力和動腦思考的能力．