Question

【題目】近幾年我國某些工業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，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 X 。 化學方程式中最后一種物質X的化學式是：__________。

(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：_____________________。

根據上述資料，甲同學、乙同學和丙同學分別設計實驗方案進行探究。

【實驗探究】(3)甲同學：“實驗操作”：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。

(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：“實驗操作”：丙同學進行了如下圖所示實驗(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的現象是：丙同學的實驗中B中__________ ，C中的溶液不褪色，D中______________。

【定量計算】 (8)用石灰石漿也能吸收廢氣中的二氧化硫，其反應原理是：2CaCO3+O2+2SO22CaSO4+2CO2 ，一座小型火力發電廠每天要燃燒100t煤炭，其中硫元素的質量分數約為6.4% 。

(1)如果尾氣不處理,發電廠每月將向大氣中排放_________噸SO2(按30天計算)?

(2)每天至少需要含80%碳酸鈣的石灰石_________噸才能將其完全吸收？(寫出解題過程)

Answer 1

【答案】 H2SO4 Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O　 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 除去過多的二氧化硫或排除二氧化硫的干擾 B中溶液褪色 D中石灰水變渾濁 384噸 25噸

【解析】(1) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ＝ K2SO4 + 2MnSO4 + 2 X 。據質量守恒定律可知，化學反應前后原子的種類、個數不變，化學方程式中最后一種物質X的化學式是：H2SO4；(2)二氧化硫與澄清石灰水的溶質反應生成亞硫酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式：Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O；【實驗探究】 (4)同學的實驗方案不合理，其理由是：A中稀高錳酸鉀溶液褪色，可證明有二氧化硫生成，但B中澄清石灰水變渾濁不能證明煤燃燒生成二氧化碳，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；【探究與結論】(6)上圖C裝置的作用是通過高錳酸鉀溶液不褪色，證明B裝置已經將二氧化硫吸收盡，排除二氧化硫的干擾；(7) 據質量守恒定律可知反應前后元素種類不變。要證明煤中含有碳元素和硫元素的現象是：丙同學的實驗中B中溶液褪色，證明有二氧化硫生成，進而證明煤中有硫元素，C中的溶液不褪色，說明二氧化硫已被完全吸收，D中澄清石灰水變渾濁，可證明有二氧化碳生成，進而證明煤中有碳元素；【定量計算】 (8) (1)如果尾氣不處理,發電廠每月將向大氣中排放SO2的質量為：100t×6.4%÷（32÷64×100%）×30=384t；(2)每天至少需要含80%碳酸鈣的石灰石的質量為x才能將其完全吸收

2CaCO3+O2+2SO2 2CaSO4+2CO2

200 128

80%x 12.8t

x=25t

答：(1)如果尾氣不處理,發電廠每月將向大氣中排放384t SO2，(2)每天至少需要含80%碳酸鈣的石灰石25噸才能將其完全吸收。