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9. (2024·泸州)实验室可用如图所示装置制备与收集$\ce{H_{2}}$。下列有关说法错误的是 （
A.反应原理为$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
B.可用稀硫酸代替稀盐酸制取氢气
C.关闭活塞后，$\ce{H_{2}}$将溶液压入长颈漏斗中
D.可以用向上排空气法代替图中的收集方法
D
）A.反应原理为$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
B.可用稀硫酸代替稀盐酸制取氢气
C.关闭活塞后，$\ce{H_{2}}$将溶液压入长颈漏斗中
D.可以用向上排空气法代替图中的收集方法
答案
9.D
解析
【分析】本题考查实验室制取氢气的相关知识，解题时需结合氢气的制备原理、简易启普发生器的工作原理以及氢气的收集方法，逐一分析各选项的正误。首先明确实验室制取氢气常用锌与稀酸反应，简易装置关闭活塞时压强变化会使固液分离，氢气密度比空气小、难溶于水，据此判断选项。
【解析】A选项：实验室制取氢气的反应原理是锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，化学方程式为$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$，该选项正确；B选项：稀硫酸也能与锌反应生成氢气，反应为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，因此可用稀硫酸代替稀盐酸制取氢气，该选项正确；C选项：关闭活塞后，装置内持续反应产生氢气，内部压强增大，会将溶液压入长颈漏斗中，使锌粒与稀盐酸分离，反应停止，该选项正确；D选项：氢气的密度比空气小，应采用向下排空气法收集，向上排空气法适用于密度比空气大的气体，因此不能用向上排空气法代替图中的排水法，该选项错误。
【答案】D
【知识点】实验室制取氢气、氢气的收集方法、反应原理
【点评】本题围绕实验室制取氢气的核心知识点展开，侧重考查基础应用，难度较低，学生需掌握气体制备的反应原理、装置特点及收集方法与气体性质的关联。
【难度系数】0.6
【解析】A选项：实验室制取氢气的反应原理是锌与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，化学方程式为$\ce{Zn + 2HCl = ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$，该选项正确；B选项：稀硫酸也能与锌反应生成氢气，反应为$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，因此可用稀硫酸代替稀盐酸制取氢气，该选项正确；C选项：关闭活塞后，装置内持续反应产生氢气，内部压强增大，会将溶液压入长颈漏斗中，使锌粒与稀盐酸分离，反应停止，该选项正确；D选项：氢气的密度比空气小，应采用向下排空气法收集，向上排空气法适用于密度比空气大的气体，因此不能用向上排空气法代替图中的排水法，该选项错误。
【答案】D
【知识点】实验室制取氢气、氢气的收集方法、反应原理
【点评】本题围绕实验室制取氢气的核心知识点展开，侧重考查基础应用，难度较低，学生需掌握气体制备的反应原理、装置特点及收集方法与气体性质的关联。
【难度系数】0.6
10. 近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量高的煤而形成的。此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
【提出问题】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。
【查阅资料】
(1)“二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色(由紫红色变为无色),该反应的化学方程式为$\ce{5SO_{2} + 2KMnO_{4} + 2H_{2}O = K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 2X}$”,则 X 的化学式为________。
(2)二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊。请写出二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式:________。
【实验探究】根据上述资料,甲、乙、丙三位同学分别设计了实验方案进行探究。
(3)甲同学进行了如下图所示 A、B 两个实验。
实验现象:A 中稀高锰酸钾溶液褪色,B 中澄清石灰水变浑浊。
得出结论:煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳,证明煤中含有碳元素和硫元素。
(4)乙同学认为甲同学的实验方案不合理,其理由是________。
(5)丙同学进行了如下图所示实验(部分装置在图中略去)。
①装置 C 的作用是________。
②能证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是________。
【提出问题】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。
【查阅资料】
(1)“二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色(由紫红色变为无色),该反应的化学方程式为$\ce{5SO_{2} + 2KMnO_{4} + 2H_{2}O = K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 2X}$”,则 X 的化学式为________。
(2)二氧化硫和二氧化碳一样,也能使澄清石灰水变浑浊。请写出二氧化硫与澄清石灰水反应的化学方程式:________。
【实验探究】根据上述资料,甲、乙、丙三位同学分别设计了实验方案进行探究。
(3)甲同学进行了如下图所示 A、B 两个实验。
实验现象:A 中稀高锰酸钾溶液褪色,B 中澄清石灰水变浑浊。
得出结论:煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳,证明煤中含有碳元素和硫元素。
(4)乙同学认为甲同学的实验方案不合理,其理由是________。
(5)丙同学进行了如下图所示实验(部分装置在图中略去)。
①装置 C 的作用是________。
②能证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是________。
答案
10.(1)$\ce{H_{2}SO_{4}}$
(2)$\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(4)二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素
(5)①除去二氧化硫
②装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊
(2)$\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(4)二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素
(5)①除去二氧化硫
②装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊
解析
【分析】
1. 推导X的化学式：依据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，通过统计反应前后各原子的数量，确定X的组成；
2. 书写二氧化硫与澄清石灰水的反应方程式：类比二氧化碳与氢氧化钙的反应，结合二氧化硫的性质推导产物；
3. 分析甲方案的不足：利用SO₂和CO₂都能使澄清石灰水变浑浊的性质，判断甲实验无法区分两种气体，进而确定其不合理性；
4. 分析装置C的作用：结合实验目的（检验CO₂），明确需先除去干扰气体SO₂，推导装置C的功能；
5. 确定证明碳、硫元素的现象：需依次检验SO₂（证明硫元素）、除尽SO₂、检验CO₂（证明碳元素），对应装置的现象即可。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，反应前后原子总数不变：反应前S原子5个、K原子2个、Mn原子2个、O原子20个、H原子4个；反应后已知物质中K原子2个、Mn原子2个、S原子3个、O原子12个，因此2个X分子含S原子2个、O原子8个、H原子4个，即X的化学式为$\ce{H_{2}SO_{4}}$；
(2) 二氧化硫与氢氧化钙反应，类比二氧化碳的反应，生成亚硫酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
(4) 因为SO₂和CO₂都能使澄清石灰水变浑浊，甲同学的实验中，B中澄清石灰水变浑浊无法确定是CO₂还是SO₂导致的，因此无法证明煤中含有碳元素；
(5) ①装置C的作用是除去混合气体中的二氧化硫，防止其干扰后续二氧化碳的检验；②证明煤中含硫元素的现象是装置B中溶液褪色（说明有SO₂生成），证明含碳元素的是装置D中澄清石灰水变浑浊，同时需装置C中溶液不（或不完全）褪色，说明SO₂已被除尽，排除其对CO₂检验的干扰，故现象为装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊。
【答案】
(1) $\ce{H_{2}SO_{4}}$
(2) $\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(4) 二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素
(5) ①除去二氧化硫；②装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、酸雨实验探究
【点评】
本题围绕煤中元素探究展开，结合质量守恒定律、物质性质，考察实验设计的严谨性，需明确SO₂与CO₂性质的异同，避免实验干扰，是一道综合型化学实验题。
【难度系数】
0.5
1. 推导X的化学式：依据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，通过统计反应前后各原子的数量，确定X的组成；
2. 书写二氧化硫与澄清石灰水的反应方程式：类比二氧化碳与氢氧化钙的反应，结合二氧化硫的性质推导产物；
3. 分析甲方案的不足：利用SO₂和CO₂都能使澄清石灰水变浑浊的性质，判断甲实验无法区分两种气体，进而确定其不合理性；
4. 分析装置C的作用：结合实验目的（检验CO₂），明确需先除去干扰气体SO₂，推导装置C的功能；
5. 确定证明碳、硫元素的现象：需依次检验SO₂（证明硫元素）、除尽SO₂、检验CO₂（证明碳元素），对应装置的现象即可。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，反应前后原子总数不变：反应前S原子5个、K原子2个、Mn原子2个、O原子20个、H原子4个；反应后已知物质中K原子2个、Mn原子2个、S原子3个、O原子12个，因此2个X分子含S原子2个、O原子8个、H原子4个，即X的化学式为$\ce{H_{2}SO_{4}}$；
(2) 二氧化硫与氢氧化钙反应，类比二氧化碳的反应，生成亚硫酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$；
(4) 因为SO₂和CO₂都能使澄清石灰水变浑浊，甲同学的实验中，B中澄清石灰水变浑浊无法确定是CO₂还是SO₂导致的，因此无法证明煤中含有碳元素；
(5) ①装置C的作用是除去混合气体中的二氧化硫，防止其干扰后续二氧化碳的检验；②证明煤中含硫元素的现象是装置B中溶液褪色（说明有SO₂生成），证明含碳元素的是装置D中澄清石灰水变浑浊，同时需装置C中溶液不（或不完全）褪色，说明SO₂已被除尽，排除其对CO₂检验的干扰，故现象为装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊。
【答案】
(1) $\ce{H_{2}SO_{4}}$
(2) $\ce{SO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaSO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(4) 二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素
(5) ①除去二氧化硫；②装置B中溶液褪色，装置C中溶液不(或不完全)褪色，装置D中澄清石灰水变浑浊
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、酸雨实验探究
【点评】
本题围绕煤中元素探究展开，结合质量守恒定律、物质性质，考察实验设计的严谨性，需明确SO₂与CO₂性质的异同，避免实验干扰，是一道综合型化学实验题。
【难度系数】
0.5
