Question

某探究兴趣小组在学习碳单质的化学性质时发现，碳单质不能与稀硫酸发生反应,但碳粉与浓硫酸在加热条件下反应有气体生成,小组同学为了了解该气体的成分,于是进行了进一步的探究。

[提出问题]碳粉与浓硫酸反应生成的气体是什么?

[查阅资料]二氧化硫能与高锰酸钾溶液反应,使高锰酸钾溶液褪色;二氧化硫还能使澄清石灰水变浑浊。

[猜想与假设]

猜想1:该气体是SO₂

猜想2:该气体是CO₂

猜想3:该气体是NH₃

猜想4:该气体是SO₂和CO₂

上述猜想_____________________不成立，原因是________________________________。

[实验探究]

实验操作	实验现象	实 验结论
① 将气体通入适量高锰酸钾溶液中	溶液由紫红色逐渐变为无色	猜想___________不成立
② 将①中通过高锰酸钾溶液的气体通入澄清石灰水中	_________________。	猜想4成立

[反思与评价]某同学认为该气体中可能含有CO,于是设计如下方案,请你帮他补充方案及现象:先将气体通过足量的碱石灰,然后_______________________________，经过实验后,该同学得知该气体中不含CO。

[拓展延伸]

(1)二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色,二者反应的化学方程式为,其中X的化学式为_______________________________。

(2)二氧化硫的性质与二氧化碳相似,但二氧化硫会污染空气,故实验过程中需要进行尾气处理，请写出一个尾气处理的方法_______________________________。

Answer

3 化学反应前后元素种类不变，反应物中不含氮元素 2 澄清石灰水变浑浊 点燃气体，观察到气体未被点燃 H2O )将尾气通入氢氧化钠浓溶液中(合理即可)

【解析】

[猜想与假设]根据质量守恒定律知，化学反应前后元素种类不变，由反应物碳和浓硫酸中所含元素种类分析，猜想该气体是二氧化硫或二氧化碳或两种气体的混合物，由于反应物中不含氮元素，因此该气体一定不含氨气，故猜想3错误。

[实验探究]①根据[查阅资料]内容以及实验现象分析，可知该气体中含有二氧化硫，因此猜想2不成立。②通过实验操作①已将二氧化硫除去,结合实验结论“猜想4成立" ,可知气体中含有二氧化碳,将二氧化碳通入澄清石灰水中，现象为澄清石灰水变浑浊。

[ 反思与评价]根据CO具有可燃性，可先将混合气体通过碱石灰,二氧化硫、二氧化碳和水均可被碱石灰吸收，然后将气体点燃,根据所观察到的实验现象可判断该气体中是否含有CO，点燃气体，观察到气体未被点燃，说明没有一氧化碳。

[拓展延伸](1)根据质量守恒定律:反应前后①元素种类不变、②原子数目不变,可得出X的化学式为H2O。(2)二氧化硫为酸性气体，能与碱溶液反应，因此可将尾气通入氢氧化钠浓溶液中，除去二氧化硫。