Question

某校化学研究性小组，利用下列提供的实验装置和试剂对某种燃煤所含元素进行定性和定量检测，试回答：

（1）将燃煤充分燃烧，产生气体经化学分析主要含有CO₂、H₂O、SO₂、N₂四种气体，则该燃煤一定含有的元素为______
（2）称取该燃煤样品Wg，通入纯氧使其充分燃烧，检测该燃煤中所含上述元素的质量分数．利用下列装置进行实验：
①指出上述装置中B、C、D、E的作用B______     C______   D______     E______
为了测得相应数据，进行如下操作（忽略CO₂在C、D中的溶解）
a．实验前用托盘天平称得B、C、D、E的质量分别为W₁、W₂、W₃、W₄
b．实验完成后称得B、C、D、E的质量分别为m₁、m₂、m₃、m₄
c．通过正确实验操作，用F装置测得收集气体体积为V L
②为了准确测量F中收集到的气体体积，正确的实验操作是______
③测定燃煤中的硫的质量分数，当观察到溴水不完全褪色，品红不褪色时，燃煤中含硫元素的质量分数的表达式为______
当观察到______现象时，则无法测定燃煤中硫元素的质量分数．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据质量守恒定律，燃烧前后元素种类不变判断；
（2）①实验目的是检测煤中硫元素的质量分数，用五氧化二磷兮水，用溴水吸收二氧化硫，品红溶液检验二氧化硫是否其安全吸收，以此进行判断；
②读数时必须在气体冷却后读数，注意使F装置中瓶中管内液面与量筒中水面相平，读数时视线与凹液面相平；
③溴水不完全褪色，品红不褪色，说明溴水已将二氧化硫完全吸收，否则没有完全吸收，根据质量变化计算含硫量．
解答：解：（1）燃烧时，煤和空气中的氧气反应，而氮气不参与反应，根据质量守恒定律，燃烧前后元素种类相同，所以煤中含有C、H、S、N等元素，可能含有氧元素，
故答案为：C、H、S、N；
（2）①实验目的是检测煤中硫元素的质量分数，所以必须吸收二氧化硫，而溴水与二氧化硫反应：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，D中品红溶液检验二氧化硫是否其安全吸收；E中澄清石灰水用于吸收二氧化碳，用排水法收集气体中的氮气，并测定氨气体积，显然B中五氧化二磷用于吸水：P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄，
故答案为：干燥气体；吸收SO₂；检验SO₂是否完全被吸收；吸收CO₂；
②F瓶中氮气温度、压强无法测定，只有利用它的温度、压强与实验条件中温度、压强相同时，测定实验环境的温度和压强，因此实验步骤是冷却→调节液面→读数，
故答案为：将气体冷却到原来的温度读数时，使F装置中瓶中管内液面与量筒中水面相平，读数时视线与凹液面相平；
③溴水不完全褪色，品红不褪色，说明溴水已将二氧化硫完全吸收，故可以利用C中反应前后质量差确定吸收的二氧化硫的质量，m（SO₂）=（m₂-W₂）g，m（S）=（m₂-W₂）g×=g，ω（S）==×100%，
当品红褪色时，说明二氧化硫没有被溴水完全吸收，即C装置净增质量小于二氧化硫质量，无法测定煤中硫的质量分数．
故答案为：×100%；溴水褪色，品红无色时．
点评：本题考查物质的组成测定，题目难度较大，易错点为为（2），注意把握实验原理和注意事项，学习中注重相关基础知识的积累．