Question

6．近幾年我國(guó)某些城市酸雨污染較為嚴(yán)重，主要由大量燃燒含硫量高的煤而造成．
【提出問(wèn)題】如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明煤中含有碳元素和硫元素．
【查閱資料】
I．二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色（由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄．
II．二氧化硫和二氧化碳一樣，能和澄清石灰水發(fā)生反應(yīng)生成難溶于水的亞硫酸鈣（CaSO₃）．請(qǐng)寫(xiě)出二氧化硫使澄清石灰水變渾濁的化學(xué)方程式：（1）Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
根據(jù)上述資料，甲同學(xué)和乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．
【實(shí)驗(yàn)探究】甲同學(xué)進(jìn)行了如圖1所示實(shí)驗(yàn)（部分裝置在圖中略去）：

【探究與結(jié)論】
（2）圖C裝置的作用是除去二氧化硫．
（3）實(shí)驗(yàn)中看到以下哪些現(xiàn)象可以證明煤中含有碳元素和硫元素①③．  （填序號(hào)）
①B中稀高錳酸鉀溶液褪色②B中稀高錳酸鉀溶液不褪色
③D中澄清石灰水變渾濁④D中澄清石灰水不變渾濁
（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須控制好通入氣體的速率，以防止反應(yīng)不充分產(chǎn)生CO．一般應(yīng)對(duì)產(chǎn)生CO的實(shí)驗(yàn)流程需要進(jìn)行尾氣處理，尾氣處理可采用的方法是點(diǎn)燃．
（5）假設(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每一步均能充分反應(yīng)，且S、C分別轉(zhuǎn)化為SO₂、CO₂，不考慮水蒸氣影響，5g煤粉樣品充分反應(yīng)后，B、C、D三個(gè)裝置質(zhì)量分別增加0.8g、0.2g、13.2g，則該煤粉樣品含硫量為10% （結(jié)果精確到0.1%）．
【另辟蹊徑】乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，以證明煤中含有碳元素和硫元素；
（6）你認(rèn)為乙同學(xué)的設(shè)計(jì)是否合理？否．（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫氧化鈣和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀和水解答；
（2）除去二氧化硫的氣體，如果能使澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明該氣體是二氧化碳；
（3）根據(jù)二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁解答；
（4）根據(jù)CO有毒解答；
（5）根據(jù)二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色解答．
（6）二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，當(dāng)澄清石灰水變渾濁時(shí)，氣體可能是二氧化碳，也可能是二氧化硫，也可能是二氧化碳和二氧化硫的混合物．

解答 解：（1）二氧化硫與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
（2）上圖C裝置的作用是除去二氧化硫，以免影響對(duì)二氧化碳的判斷．
故填：除去二氧化硫．
（3）二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁；如果B中稀高錳酸鉀溶液褪色，D中澄清石灰水變渾濁，可以證明煤中含有碳元素和硫元素；
（4）CO有毒，為防止污染空氣，尾氣處理可采用的方法是點(diǎn)燃；
（5）二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，B、C裝置中增加的質(zhì)量為二氧化硫的質(zhì)量為0.8g+0.2g=1g
硫元素的質(zhì)量=1g×$\frac{32}{64}$×100%=0.5g；
含硫量為：$\frac{0.5g}{5g}×$100%=10%．
（6）乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案不合理，其理由是：二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明煤燃燒產(chǎn)生二氧化碳．
答案：
（1）Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
（2）除去二氧化硫；
（3）①③；
（4）點(diǎn)燃；
（5）10%．
（6）否．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分，正確的實(shí)驗(yàn)操作是得出科學(xué)結(jié)論的前提條件之一，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為得出正確的結(jié)論奠定基礎(chǔ)．