Question

6．近幾年我國某些城市酸雨污染較為嚴重，主要由大量燃燒含硫量高的煤而造成．
【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】
I．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+2H₂SO₄．
II．二氧化硫和二氧化碳一樣，能和澄清石灰水發(fā)生反應生成難溶于水的亞硫酸鈣（CaSO₃）．請寫出二氧化硫使澄清石灰水變渾濁的化學方程式：（1）Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
根據(jù)上述資料，甲同學和乙同學設計實驗方案進行探究．
【實驗探究】甲同學進行了如圖1所示實驗（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）實驗中看到以下哪些現(xiàn)象可以證明煤中含有碳元素和硫元素①③．  （填序號）
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）實驗過程中必須控制好通入氣體的速率，以防止反應不充分產(chǎn)生CO．一般應對產(chǎn)生CO的實驗流程需要進行尾氣處理，尾氣處理可采用的方法是點燃．
（5）假設實驗過程中每一步均能充分反應，且S、C分別轉(zhuǎn)化為SO₂、CO₂，不考慮水蒸氣影響，5g煤粉樣品充分反應后，B、C、D三個裝置質(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】乙同學設計了如圖2所示兩個實驗，以證明煤中含有碳元素和硫元素；
（6）你認為乙同學的設計是否合理？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，當澄清石灰水變渾濁時，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的化學方程式為：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）乙同學的實驗方案不合理，其理由是：二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁，該實驗不能說明煤燃燒產(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）點燃；
（5）10%．
（6）否．

點評 實驗是化學的重要組成部分，正確的實驗操作是得出科學結(jié)論的前提條件之一，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為得出正確的結(jié)論奠定基礎．