Question

15．近幾年我國某些城市酸雨污染較為嚴重，主要原因是燃燒含硫量高的煤及機動車排放的尾氣．
【提出問題】煤中是否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+2H₂OK₂SO₄+2MnSO₄+2X，其中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，反應的化學方程式為SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
根據上述資料，甲、乙同學進行了如圖1實驗探究．
【實驗探究】甲同學進行了如下圖所示A、B兩步實驗：

實驗現象為 A中稀高錳酸鉀溶液褪色，B中澄清石灰水變渾濁．由此甲同學認為：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．乙同學認為甲同學的方案不合理，于是進行了如圖2所示實驗（夾持裝置略去）：
【結論與反思】（1）乙同學認為甲同學的實驗方案不合理，其理由是：二氧化硫也可使澄清石灰水變渾濁，無法證明煤中含有碳元素．
（2）上圖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．
（3）要證明煤中含有碳元素和硫元素，則乙同學的實驗現象應為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．

Answer 1

分析 根據質量守恒定律可以判斷物質的化學式；根據題目信息可知：二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁，因此甲同學的實驗方案不合理；C裝置的作用是把二氧化硫全部吸收，避免產生干擾；只要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，就證明煤中含有碳元素和硫元素．

解答 解：【查閱資料】①根據質量守恒定律可知，反應前含有5個硫原子，2個鉀原子，2個錳原子，4個氫原子，20個氧原子，反應后已有2個鉀原子，2個錳原子，3個硫原子，12個氧原子，故2X中含有4個氫原子，2個硫原子和8個氧原子，故X中含有2個氫原子、1個硫原子和4個氧原子，故X為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，再寫方程式即可；
【結論與反思】（1）二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁，因此甲同學的實驗方案不合理，故答案為：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
（2）C裝置的作用是把二氧化硫全部吸收，避免產生干擾，故答案為：除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾
（3）乙的實驗方案中，只要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，就證明煤中含有碳元素和硫元素．故答案為：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：【查閱資料】①H₂SO₄；②SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O；
【結論與反思】（1）二氧化硫也可使澄清石灰水變渾濁，無法證明煤中含有碳元素
（2）除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾（合理給分）
（3）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 本考點探究了煤炭的組成元素，屬于實驗探究題，既有實驗過程的探究，又有結論的探究．首先提出問題、查閱資料，然后設計實驗方案、進行實驗，最后得出正確的結論．還考查了學生的實驗評價能力，找出實驗的不足之處，并加以改進．本考點主要出現在實驗題中．