Question

某校化學(xué)研究性小組，利用下列提供的實(shí)驗(yàn)裝置和試劑對(duì)某種燃煤所含元素進(jìn)行定性和定量檢測(cè)，試回答：

（1）將燃煤充分燃燒，產(chǎn)生氣體經(jīng)化學(xué)分析主要含有CO₂、H₂O、SO₂、N₂四種氣體，則該燃煤一定含有的元素為

C、H、S、N

（2）稱取該燃煤樣品Wg，通入純氧使其充分燃燒，檢測(cè)該燃煤中所含上述元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．利用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
①指出上述裝置中B、C、D、E的作用B

干燥氣體

     C

吸收SO₂

   D

檢驗(yàn)SO₂是否完全被吸收

     E

吸收CO₂

為了測(cè)得相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行如下操作（忽略CO₂在C、D中的溶解）
a．實(shí)驗(yàn)前用托盤天平稱得B、C、D、E的質(zhì)量分別為W₁、W₂、W₃、W₄
b．實(shí)驗(yàn)完成后稱得B、C、D、E的質(zhì)量分別為m₁、m₂、m₃、m₄
c．通過正確實(shí)驗(yàn)操作，用F裝置測(cè)得收集氣體體積為V L
②為了準(zhǔn)確測(cè)量F中收集到的氣體體積，正確的實(shí)驗(yàn)操作是

將氣體冷卻到原來的溫度讀數(shù)時(shí)，使F裝置中瓶中管內(nèi)液面與量筒中水面相平，讀數(shù)時(shí)視線與凹液面相平

③測(cè)定燃煤中的硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)觀察到溴水不完全褪色，品紅不褪色時(shí)，燃煤中含硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為

m2-w2

2w

×100%

當(dāng)觀察到

溴水褪色，品紅無色時(shí)

現(xiàn)象時(shí)，則無法測(cè)定燃煤中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，燃燒前后元素種類不變判斷；
（2）①實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z測(cè)煤中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用五氧化二磷兮水，用溴水吸收二氧化硫，品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否其安全吸收，以此進(jìn)行判斷；
②讀數(shù)時(shí)必須在氣體冷卻后讀數(shù)，注意使F裝置中瓶中管內(nèi)液面與量筒中水面相平，讀數(shù)時(shí)視線與凹液面相平；
③溴水不完全褪色，品紅不褪色，說明溴水已將二氧化硫完全吸收，否則沒有完全吸收，根據(jù)質(zhì)量變化計(jì)算含硫量．

解答：解：（1）燃燒時(shí)，煤和空氣中的氧氣反應(yīng)，而氮?dú)獠粎⑴c反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，燃燒前后元素種類相同，所以煤中含有C、H、S、N等元素，可能含有氧元素，
故答案為：C、H、S、N；
（2）①實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z測(cè)煤中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以必須吸收二氧化硫，而溴水與二氧化硫反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否其安全吸收；E中澄清石灰水用于吸收二氧化碳，用排水法收集氣體中的氮?dú)�，并測(cè)定氨氣體積，顯然B中五氧化二磷用于吸水：P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄，
故答案為：干燥氣體；吸收SO₂；檢驗(yàn)SO₂是否完全被吸收；吸收CO₂；
②F瓶中氮?dú)鉁囟取�壓�?qiáng)無法測(cè)定，只有利用它的溫度、壓強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)條件中溫度、壓強(qiáng)相同時(shí)，測(cè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)，因此實(shí)驗(yàn)步驟是冷卻→調(diào)節(jié)液面→讀數(shù)，
故答案為：將氣體冷卻到原來的溫度讀數(shù)時(shí)，使F裝置中瓶中管內(nèi)液面與量筒中水面相平，讀數(shù)時(shí)視線與凹液面相平；
③溴水不完全褪色，品紅不褪色，說明溴水已將二氧化硫完全吸收，故可以利用C中反應(yīng)前后質(zhì)量差確定吸收的二氧化硫的質(zhì)量，m（SO₂）=（m₂-W₂）g，m（S）=（m₂-W₂）g×

32

64

=

(m2-W2)

2

g，ω（S）=

(m2-W2) 2 g

Wg

×100%=

m2-w2

2w

×100%，
當(dāng)品紅褪色時(shí)，說明二氧化硫沒有被溴水完全吸收，即C裝置凈增質(zhì)量小于二氧化硫質(zhì)量，無法測(cè)定煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故答案為：

m2-w2

2w

×100%；溴水褪色，品紅無色時(shí)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的組成測(cè)定，題目難度較大，易錯(cuò)點(diǎn)為為（2），注意把握實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)，學(xué)習(xí)中注重相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累．