Question

18．科学研究小组的同学在用一定浓度的硫酸溶液处理废金属材料（主要是生铁、镀锌铁皮）时，溶液发烫并闻到了刺激性气味，这种反常现象引起了同学们的思考．从组成物质的元素角度分析，他们猜测气体可能是SO₂、CO、CO₂、H₂中的一种或几种．为了确定该气体的成分，他们进行了如下探究．
查阅资料：I．SO₂、CO₂都能与碱溶液反应生成盐和水，CaSO₃难溶于水；
II．SO₂能与酸性高锰酸钾溶液反应并使它褪色，上述其它气体不能．
实验探究：
（1）甲同学为了验证处理废金属材料产生的气体中是否含有CO₂，把它直接通入澄清石灰水，并观察实验现象． 乙同学认为甲同学的做法不合理．请用化学方程式表示其原因SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O．
（2）同学们设计了一套合理的实验装置，如下图所示（铁架台已略去）．请你从下列试剂中选择所需药品并完成实验（药品可重复选用）：澄清石灰水，氢氧化钠溶液，酸性高锰酸钾溶液，浓硫酸，无水硫酸铜，碱石灰 （假设每步反应都是完全的）

①写出E装置中试剂的名称或化学式无水硫酸铜或CuSO₄
②若观察到B（填装置序号）中澄清石灰水变浑浊，证明原气体中有CO₂．
③若观察到D中黑色氧化铜变红色，E中无水硫酸铜变蓝色，F中澄清石灰水不变浑浊现象，证明原气体中有H₂无CO．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，根据气体中可能含有二氧化硫分析；
（2）要检验水的存在用无水硫酸铜；检验二氧化碳的存在用澄清石灰水，但要首先除去二氧化硫．

解答 解：（1）二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊，但混合气体中可能含有二氧化硫，二氧化硫能与石灰水反应生成亚硫酸钙沉淀，也可以使澄清石灰水变浑浊，化学反应式是：SO₂+Ca（OH）₂═CaSO₃↓+H₂O，所以甲同学的做法不合理．
（2）①E装置中试剂的名称应该是无水硫酸铜，可以检验经过D装置后有无水生成，从而检验氢气的存在；
②要证明原气体中有CO₂，首先装置A中的试剂应该是酸性高锰酸钾溶液，除去可能存在的二氧化硫，因为二氧化硫也可以使澄清的石灰水变浑浊；然后在装置B中加入澄清石灰水，澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，检验二氧化碳的存在，所以要观察到B中的澄清石灰水变浑浊，证明原气体中有CO₂．
③D装置中黑色粉末变成红色，说明有还原气体存在，E中的无水硫酸铜变蓝，说明有水生成，继而说明混合气体中含有氢气；再就是F中的石灰水不变浑浊，说明没有二氧化碳生成，就是说混合气体中没有一氧化碳．就可证明原气体中有H₂无CO．
故答案为：D装置中黑色粉末变成红色，E中的无水硫酸铜变蓝，F中的石灰水不变浑浊．
答案：
（1）SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；    
（2）①无水硫酸铜或CuSO₄；②B；
③D中黑色氧化铜变红色，E中无水硫酸铜变蓝色，F中澄清石灰水不变浑浊．

点评 做好本题应该了解二氧化硫、无水硫酸铜可以检验水的存在、澄清石灰水检验二氧化碳的存在、一氧化碳和氢气具有还原性等性质，看似复杂的题目更需要同学们静心思考，方可迎刃而解．