Question

（8分）近幾年我國某些城市空氣受到污染，形成酸雨較為嚴重，主要是因為大量燃燒含硫量高的煤而形成的；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】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 + 2 H₂SO₄。
（1）高錳酸鉀中錳元素的化合價為             價。
（2）二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁。請寫出二氧化硫與澄清石灰水反應的化學方程式：                                            （2分）。
根據(jù)上述資料，甲同學、乙同學、丙同學分別設計實驗方案進行探究。
【實驗探究】（3）甲同學的實驗操作：甲同學進行了如下圖所示A、B兩步實驗：

“實驗現(xiàn)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。
（4）乙同學認為甲同學的實驗方案不合理，其理由是：                          。
（5）丙同學的實驗操作：丙同學進行了如圖所示實驗（部分裝置在圖中略去）

【探究與結論】（6）上圖C裝置的作用是                                      。
（7）要證明煤中含有碳元素和硫元素，丙同學實驗中的現(xiàn)象是:B                
C                                              D                                  。

Answer 1

（1）+7（1分） （2）SO₂+Ca(OH)₂ ＝ CaSO₃↓+H₂O（2分） （4）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）（6）除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾（1分） （7）B中的溶液褪色，（1分）C中的溶液不褪色，（1分）D中澄清的石灰水變渾濁 （1分）。

試題分析：（1）根據(jù)在化合物中，正負化合價的代數(shù)和為零來解答，KMnO₄中K元素化合價為+1，氧元素的化合價為-2，設Mn的化合價為x，可得（+1）+x+（-2）×4=0，解得x=+7；
（2）由題意可知，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，故該反應的化學方程式為SO₂+Ca(OH)₂ ＝ CaSO₃↓+H₂O；
（4）由題意可知，二氧化硫和二氧化碳一樣，也能使澄清石灰水變渾濁，所以甲同學的實驗操作中的澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象不能證明有二氧化碳的生成，也就不能判斷煤中含有碳元素，故甲同學的實驗方案不合理；
（6）由于二氧化硫的存在會影響對二氧化碳的檢驗，所以檢驗二氧化碳之前，要先將二氧化硫除去，結合高錳酸鉀的特點可知，圖中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；
（7）結合題意可知，要證明煤中含有碳元素和硫元素，就要先驗證二氧化硫，再除去二氧化硫，最后再驗證二氧化碳，即丙同學實驗中的現(xiàn)象是：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，還考查了學生的實驗評價能力，要能找出實驗的不足之處，并加以改進。