Question

4．電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝，處理有氰電鍍的廢水時，可在催化劑TiO₂作用下，先用NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，在酸性條件下CNO^-繼續(xù)被NaClO氧化成N₂和CO₂．環(huán)保工作人員在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進行實驗，以證明處理方法的有效性，并通過測定二氧化碳的量確定CN^-被處理的百分率．

將濃縮后含CN^-離子的污水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的濃度為0.05mol•L^-1倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時間后，打開橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，關閉活塞．回答下列問題：
（1）甲中反應的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，乙中反應的離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等．丙中加入的除雜試劑是飽和食鹽水，其作用是除去HCl氣體，丁在實驗中的作用是去除Cl₂，裝有堿石灰的干燥管的作用是防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度．
（3）戊中盛有含Ca（OH）₂ 0.02mol的石灰水，若實驗中戊中共生成0.82g沉淀，則該實驗中測得CN^-被處理的百分率等于82%．該測得值與工業(yè)實際處理的百分率相比總是偏低，簡要說明可能原因之一①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，②CO₂產生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意可知，甲中的反應為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-；乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂．根據(jù)氧化還原反應配平；
（2）飽和食鹽水除去氯化氫氣體；銅網用來除去氯氣；堿石灰作用是吸收空氣中二氧化碳防止裝置戊吸收二氧化碳產生誤差；
（3）根據(jù)碳原子守恒，計算出被處理的CN^-的物質的量，再利用200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）求出CN^-被處理的百分率；處理的百分率偏低，說明反應生成二氧化碳沒有完全生成碳酸鈣沉淀．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，甲中的反應為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，NaClO具有強氧化性，被還原為Cl^-，反應離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂，反應離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等，飽和食鹽水能夠除去氯化氫雜質；銅網能夠和氯氣反應從而除去氯氣雜質；避免空氣中的二氧化碳進入戊裝置造成測定數(shù)據(jù)的干擾，用堿石灰吸收二氧化碳，
故答案為：除去HCl氣體；去除Cl₂；防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度；
（3）200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物質的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根據(jù)碳原子守恒，增多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水過量，生成的碳酸鈣的物質的量是：0.0082mol，反應的CN^-的物質的量是0.0082mol，CN^-被處理的百分率是$\frac{0.0082mol}{0.01mol}$×100%=82%；
該測得值與工業(yè)實際處理的百分率相比總是偏低，可能的原因有：①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂、②CO₂產生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應、③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全等；
能提高準確度的建議有：建議一：不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產生速度；建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加丁那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應．建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量等，
故答案為：82%；①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，②CO₂產生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全．

點評 本題考查了電鍍后的廢水中CN^-離子的含量測定，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O計、操作能力．