Question

18．某化學活動小組用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液制取次氯酸鈉溶液，設計如圖1所示裝置進行實驗．

（1）電源中，a電極名稱是負極．
（2）反應時，生成次氯酸鈉的離子方程式為Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
該小組同學利用制得的次氯酸鈉溶液處理含氰廢水，并測定含氰廢水的處理百分率．利用圖2所示裝置進行實驗．連接下圖中各儀器，檢查氣密性，各裝置都裝好藥品．將CN^-的濃度為0.2000mol•L^-1的含氰廢水100mL與100mL NaClO溶液（過量）置于裝置1的錐形瓶中充分反應．打開分液漏斗活塞，滴入100mL稀H₂SO₄，關閉活塞．
已知裝置1中發(fā)生的主要反應依次為：
CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
2CNO^-+2H⁺+3C1O^-=N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
可能還有的反應：Cl^-+ClO^-+H⁺=Cl₂+H₂O
（3）從左向右，各裝置的接口順序為a-d-e-b-c-g-h-f
（4）裝置2中的NaOH溶液的作用是防止空氣中的CO₂被裝置3中的Ba（OH）₂溶液吸收
（5）裝置5的作用為除去CO₂中的Cl₂．
（6）反應結束后，（從裝置2）緩緩通入空氣的目的是保證生成的CO₂全部被Ba（OH）₂ 溶液吸收
（7）若測得裝置3中Ba（OH）₂溶液增重0.7g，則含氰廢水被處理的百分率為0.795．

Answer 1

分析 （1）a電極一側有一根導氣管，說明該電極產生氫氣，說明連接a電極的電極為陰極，連接陰極的電極為原電池負極；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（3）處理含氰廢水，并測定含氰廢水的處理百分率實驗的原理是：利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據(jù)關系式計算含氰廢水處理百分率．根據(jù)裝置中試劑的性質推測裝置的位置；裝置1產生二氧化碳，裝置2作用為排除空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，需放在1前，裝置5的作用是吸收裝置1中可能產生的Cl₂，防止對裝置2實驗數(shù)據(jù)的測定產生干擾，裝置4對產生的二氧化碳進行干燥，則裝置3吸收二氧化碳，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據(jù)關系式計算含氰廢水處理百分率，裝置⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾，排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾；
（4）根據(jù)2中試劑的性質判斷，氫氧化鈉能吸收二氧化碳，裝置2作用為排除空氣中的二氧化碳對實驗的干擾；
（5）裝置1中可能還有的反應：Cl^-+ClO^-+H⁺=Cl₂↑+H₂O，裝置5的作用是吸收裝置1中可能產生的Cl₂；
（6）反應結束后，緩緩通入空氣，可將生成的二氧化碳全部被吸收；
（7）裝置3中Ba（OH）₂溶液增重0.7g為二氧化碳，根據(jù)實驗的原理CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O可得關系式，根據(jù)關系式CN^-～2CNO^-～CO₂計算．

解答 解：（1）a電極一側有一根導氣管，說明該電極產生氫氣，a連接的電極為陰極，則a為原電池負極，
故答案為：負極；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子反應方程式為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（3）處理含氰廢水，并測定含氰廢水的處理百分率，需通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據(jù)關系式計算含氰廢水處理百分率，首先需處理廢水，因通過產生氣體的量測定，所以需排除裝置中空氣的干擾，需用裝置2，產生的二氧化碳中可能含有氯氣需排除，產生的二氧化碳需進行干燥，所以：
裝置1產生二氧化碳，裝置2作用為排除空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，需放在1前，裝置5的作用是吸收裝置1中可能產生的Cl₂，防止對裝置2實驗數(shù)據(jù)的測定產生干擾，裝置4對產生的二氧化碳進行干燥，則裝置3吸收二氧化碳，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據(jù)關系式計算含氰廢水處理百分率，裝置⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾，排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾，裝置如圖所示：，從左向右，各裝置的接口順序為a-d-e-b-c-g-h-f，
故答案為：a-d-e-b-c-g-h-f；
（4）裝置3吸收二氧化碳，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據(jù)關系式計算含氰廢水處理百分率，需排除裝置中空氣的干擾，氫氧化鈉能吸收二氧化碳，所以裝置2中的NaOH溶液的作用是防止空氣中的CO₂被裝置3中的Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案為：防止空氣中的CO₂被裝置3中的Ba（OH）₂溶液吸收；
（5）酸性條件下，氯離子和次氯酸根離子反應生成氯氣，裝置1中可能還有的反應：Cl^-+ClO^-+H⁺=Cl₂↑+H₂O，氯氣能和碘化鉀反應，產生的氯氣用碘化鉀吸收，二氧化碳在四氯化碳中不溶，所以裝置5的作用為除去CO₂中的Cl₂，
故答案為：除去CO₂中的Cl₂；
（6）反應后裝置中殘留二氧化碳，應繼續(xù)通過將凈化的空氣，將裝置內的殘留的二氧化碳全部進入裝置3，保證生成的CO₂全部被Ba（OH）₂ 溶液吸收，以減少實驗誤差，
故答案為：保證生成的CO₂全部被Ba（OH）₂ 溶液吸收；
（7）0.2000mol•L^-1的含氰廢水100mL中n（CN^-）=cv=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O可得關系式CN^-～2CNO^-～CO₂，則含氰廢水被處理的百分率為$\frac{0.7g}{\frac{44g/mol}{0.02mol}}$≈0.795，
故答案為：0.795．

點評 本題綜合考查物質含量的測定的實驗設計，以氯氣的性質為載體考查化學實驗設計和評價問題，題目難度中等，注意把握實驗原理和實驗方法．