Question

近幾年我國某些城市酸雨污染較為嚴重，主要是因為大量燃燒含硫量高的煤而形成的。
【實驗目的】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），請完成該反應的離子方程式：
（  ）SO₂ +（ ）MnO₄^— +（ ）    ＝（ ）     +（ ）Mn²⁺ +（ ）   
根據上述資料，甲同學和丙同學分別設計實驗方案進行探究。
【實驗探究】甲同學：甲同學進行了如下圖所示A、B兩步實驗：

“實驗現象”： 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。
（2）乙同學認為甲的方案不合理，其理由是：                                       
【實驗探究】丙同學：丙同學進行了如下圖所示實驗（部分裝置在圖中略去）：

（3）上圖C裝置的作用是                                                           
（4）證明煤中含有碳元素和硫元素的現象是：                                               
（5）裝置C中的高錳酸鉀溶液也可以替換為               
A．足量I₂的淀粉溶液   B．足量飽和NaHCO₃溶液   C．足量Na₂SO₃溶液    D．足量溴水

Answer 1

（1）（ 5 ）SO₂ +（ 2 ）MnO₄^— +（ 2 ）H₂O＝（ 5 ）SO₄^2-+（ 2 ）Mn²⁺ +（ 4 ）H^＋
（2）SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，不能證明煤中含有碳元素
（3）除去SO₂并檢驗其是否除盡
（4）B中褪色， C中不褪色， D中變渾濁
（5）A D

試題分析：（1）在氧化還原反應中應該遵循質量守恒定律和電子守恒。由于該反應同時還是離子反應，因此還應該符合電荷守恒。該反應方程式為5SO₂ +2MnO₄^— +2 H₂O＝5+ SO₄^2-+2Mn²⁺ + 4H^＋。（2）A中稀高錳酸鉀溶液褪色證明含有SO₂；B中澄清石灰水變渾濁，則可能是SO₂使澄清石灰水變渾濁的，也可能是SO₂與CO₂共同作用的結果。因此不能證明煤中含有碳元素。（3）在裝置A中使煤充分燃燒，通過B稀酸性高錳酸鉀溶液來檢驗SO₂；通過C濃酸性高錳酸鉀溶液來除去SO₂，以確保完全除盡。然后在通過D澄清石灰水來檢驗CO₂氣體。若澄清的石灰水變渾濁，則證明含有CO₂，否則就不含有CO₂。（4）證明煤中含有硫元素的現象是B中褪色，證明含有碳元素的現象是C中不褪色， D中變渾濁。（5）高錳酸鉀溶液有強氧化性，可以把SO₂氧化為硫酸。若用其它物質來代替，只要物質有強氧化性，可以與SO₂發生氧化還原反應即可。A．I₂＋SO₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HI。溶液的紫色褪去。正確。B．NaHCO₃＋SO₂= NaHSO₃＋CO₂．雖然能除去SO₂，但是能產生CO₂，會影響CO₂的檢驗。錯誤。C．Na₂SO₃＋SO₂＋2H₂O=2NaHSO₃，由于該溶液呈堿性，也能吸收CO₂，所以會影響CO₂的檢驗。錯誤。D．足量溴水，發生反應：Br₂＋SO₂＋2H₂O=H₂SO₄＋2HBr。但是與CO₂不能發生反應，所以可以除去SO₂來檢驗CO₂。正確。因此選項為AD。