Question

有關資料顯示，我國的酸雨主要是因為大量燃燒含硫量高的煤而形成的（在我國的能源結構中，燃煤約占70%），此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。
【提出問題】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（由紫紅色變為無色），該反應的化學方程式為：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O="==" K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2    ”資料上這個化學方程式中最后一種物質的化學式印刷不清楚，請推測其化學式：                                   。
②“二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁”。請書寫該反應的化學方程式：                                                                。
根據上述資料，甲同學和乙同學分別設計實驗方案進行探究。
（1）甲同學：
【進行實驗】甲同學進行了如下圖所示A、B兩步實驗：

【觀察現象】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。
你認為該實驗方案是否合理并簡述理由：                                          。
（2）乙同學：
【進行實驗】乙同學進行了如下圖所示實驗（部分裝置在圖中略去）：

B裝置的作用是                             。
【觀察現象】                                                                     
                                                        （請寫出B、C、D中的現象）。
【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。

Answer 1

【查閱資料】①H₂SO₄ （1分）    ② SO₂+Ca(OH)₂===CaSO₃↓+H₂O（1分）
（1）不合理。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。（1分）
（2）檢驗二氧化硫（1分）    B中溶液褪色，C中溶液仍為紫紅色，D中溶液變渾濁

試題分析：【查閱資料】①由反應的化學方程式5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O=K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2    可知，
反應前    反應后
硫原子       5           3
氧原子       20          12
鉀原子       2           2
錳原子       2           2
氫原子       4           0
根據質量守恒定律，化學變化前后原子的種類、數目不變，可判斷生成物2個未知分子中含有2個硫原子、8個氧原子和4個氫原子，則1個未知分子中含有1個硫原子、4個氧原子和2個氫原子，則該未知物質的化學式為H₂SO₄。
②根據題意，“二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁”，結合二氧化碳和氫氧化鈣反應的化學方程式可知，二氧化硫和氫氧化鈣反應的化學方程式為SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+H₂O。
（1）根據資料可知，A實驗中的稀高錳酸鉀溶液褪色，說明反應中有二氧化硫的生成，即可說明煤中含硫元素；而B實驗中的澄清石灰水變渾濁，說明反應中有二氧化碳或二氧化硫的生成，故能說明煤中可能含有碳元素，也可能含有硫元素，故該方案不合理。
（2）由于根據資料可知，二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色（由紫紅色變為無色），故B裝置的作用是檢驗二氧化硫的存在；而濃高錳酸鉀溶液可與二氧化硫反應并除去二氧化硫，同時通過高錳酸鉀溶液又可檢驗二氧化硫已被除盡，可排除后面用澄清石灰水變渾濁來證明二氧化碳的存在；故可觀察到：B中稀高錳酸鉀溶液褪色， C中的濃高錳酸鉀溶液仍為紫紅色，D中澄清石灰水變渾濁。
點評：對于驗證型實驗探究，要熟記物質的性質或變化規律，根據給出的實驗設計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現象，來驗證該物質的性質或變化規律等。