Question

某班同学在学习了铁的冶炼后,欲探究炼铁高炉气体中有害气体的成分。于是他们分成甲乙两个小组,收集炼铁高炉不同时间段的气体进行探究。回答下列问题。

已知:高炉气体中一定含有二氧化碳、氮气、极少量的氧气、稀有气体等,还可能含有一氧化碳、二氧化硫等有害气体。

[提出问题]高炉气体中的有害成分是什么?

[作出猜想]猜想一:只有CO;    猜想二:只有 SO₂;    猜想三:CO 和SO₂都有。

甲实验小组

[查阅资料]SO₂与CO₂具有许多相似的化学性质:

①都能与水反应。（亚硫酸）;

②SO₂也能使澄清石灰水变浑浊,生成亚硫酸钙（CaSO₃）白色沉淀;

③都能与氢氧化钠溶液反应,分别生成可溶性的碳酸钠、亚硫酸钠（Na₂SO₃）和水。

不同之处:二氧化硫能使红色品红溶液褪色，可被酸性高锰酸钾溶液吸收。

[实验探究]甲组同学设计组装如下装置进行实验。

（1）A中品红溶液的作用是检验二氧化硫，B中酸性高锰酸钾溶液的作用是_____，C中品红溶液的作用是_____。

（2）观察现象发现:A中品红溶液褪色,C中品红溶液不褪色,E中澄清石灰水变浑浊。

得出结论:高炉气体中含有SO₂和CO。

反思评价:部分同学认为上述结论不够准确,理由是_____。

[实验改进]同学们经过讨论后,在原有基础上改进了实验装置,如下图所示。

（3）用氢氧化钠溶液代替酸性高锰酸钾溶液的优点是_____，写出二氧化硫与氢氧化钠溶液反应的化学方程式_____。

乙实验小组

[查阅资料]一氧化碳能与红色氯化钯（PdCl₂）溶液反应,生成黑色的金属钯（Pd）沉淀、盐酸和二氧化碳。

[实验探究]乙组同学设计如下实验装置并进行实验。

（4）B中反应的化学方程式为_____，结合已有知识和该反应可以判断:金属钯的活动性比铁_____，（填“强”或“弱”）。

[实验结论]炼铁厂排放的高炉气体中含有CO和SO₂,直接排放会造成大气污染，需净化达标后才能排放。

[延伸拓展]二氧化硫排放到空气中会导致酸雨。二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸会被氧气进一步氧化生成硫酸。

为了研究酸雨的危害,同学们设计了如下实验探究:

②将硫燃烧的产物溶于水后,通入氧气,用所得溶液模拟硫酸型酸雨。

②模拟实验如下:

实验序号	所加物质	实验现象
1	树叶、果皮	树叶、果皮被腐蚀
2	细铁丝、镁条	产生气泡
3	石灰石、大理石碎片	产生气泡

实验结论:酸雨具有较强的危害性。

反思评价:

（5）实验室制取二氧化碳时,不能使用大理石与稀硫酸反应,但硫酸型酸雨却能腐蚀大理石雕像,其原因是_____。

（6）同学们经过讨论认为,酸雨还会加剧“温室效应”。这种说法的依据是_____。

Answer

吸收（除去）气体中的二氧化硫 检验二氧化硫是否除尽 原有气体中的二氧化碳会对CO的检验产生干扰（或）原来气体中的CO2也会使E中的澄清石灰水变浑浊 氢氧化钠溶液可以同时除去（吸收）CO2和SO2（或:可以排除原来的二氧化碳会对CO检验产生的干扰） 弱 雨水会将生成的硫酸钙冲刷掉，使得硫酸能与大理石继续反应 酸雨能与自然界中存在的碳酸盐（如碳酸钙）反应生成二氧化碳

【解析】

（1）根据“二氧化硫能使红色品红溶液褪色，可被酸性高锰酸钾溶液吸收”可知，A中品红溶液的作用是检验二氧化硫，B中酸性高锰酸钾溶液的作用是吸收（除去）气体中的二氧化硫，C中品红溶液的作用是检验二氧化硫是否除尽；

（2）乙同学发现C中品红溶液没有褪色，E中澄清石灰水变浑浊，得出高炉气体中含有CO，丙同学认为乙同学的结论不正确，理由是原有气体中的二氧化碳会对CO的检验产生干扰（或）原来气体中的CO2也会使E中的澄清石灰水变浑浊；

（3）用氢氧化钠溶液代替酸性高锰酸钾溶液的优点是氢氧化钠溶液可以同时除去（吸收）CO2和SO2（或:可以排除原来的二氧化碳会对CO检验产生的干扰）；SO2与NaOH溶液反应生成亚硫酸纳和水，反应的化学方程式为：；

（4）根据“一氧化碳能与红色氯化钯（PdCl2）溶液反应，生成黑色的金属钯（Pd）沉淀、盐酸和二氧化碳”可知，B中反应的化学方程式为；常温下CO能将Pd还原出来，高温条件下，CO能将铁还原出来，可以判断：金属钯的活动性比铁弱；

（5）实验室制取二氧化碳时，不能使用大理石与稀硫酸反应，但硫酸型酸雨却能腐蚀大理石雕像，其原因是雨水会将生成的硫酸钙冲刷掉，使得硫酸能与大理石继续反应；

（6）同学们经过讨论认为，酸雨还会加剧“温室效应”。这种说法的依据是酸雨能与自然界中存在的碳酸盐（如碳酸钙）反应生成二氧化碳。