Question

18．某化學(xué)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(shè)計如圖1所示裝置進(jìn)行實驗．

（1）電源中，a電極名稱是負(fù)極．
（2）反應(yīng)時，生成次氯酸鈉的離子方程式為Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
該小組同學(xué)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(jìn)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(yīng)．打開分液漏斗活塞，滴入100mL稀H₂SO₄，關(guān)閉活塞．
已知裝置1中發(fā)生的主要反應(yīng)依次為：
CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
2CNO^-+2H⁺+3C1O^-=N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
可能還有的反應(yīng)：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(yīng)結(jié)束后，（從裝置2）緩緩?fù)ㄈ肟諝獾哪康氖潜ＷC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(cè)有一根導(dǎo)氣管，說明該電極產(chǎn)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(fù)極；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)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(zhì)量的變化測得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計算含氰廢水處理百分率．根據(jù)裝置中試劑的性質(zhì)推測裝置的位置；裝置1產(chǎn)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(chǎn)生的Cl₂，防止對裝置2實驗數(shù)據(jù)的測定產(chǎn)生干擾，裝置4對產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行干燥，則裝置3吸收二氧化碳，通過測定堿石灰的質(zhì)量的變化測得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)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(zhì)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(yīng)：Cl^-+ClO^-+H⁺=Cl₂↑+H₂O，裝置5的作用是吸收裝置1中可能產(chǎn)生的Cl₂；
（6）反應(yīng)結(jié)束后，緩緩?fù)ㄈ肟諝�，可將生成的二氧化碳全部被吸收�?br />（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(guān)系式，根據(jù)關(guān)系式CN^-～2CNO^-～CO₂計算．

解答 解：（1）a電極一側(cè)有一根導(dǎo)氣管，說明該電極產(chǎn)生氫氣，a連接的電極為陰極，則a為原電池負(fù)極，
故答案為：負(fù)極；
（2）氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子反應(yīng)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(zhì)量的變化測得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計算含氰廢水處理百分率，首先需處理廢水，因通過產(chǎn)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(chǎn)生的二氧化碳中可能含有氯氣需排除，產(chǎn)生的二氧化碳需進(jìn)行干燥，所以：
裝置1產(chǎn)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(chǎn)生的Cl₂，防止對裝置2實驗數(shù)據(jù)的測定產(chǎn)生干擾，裝置4對產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行干燥，則裝置3吸收二氧化碳，通過測定堿石灰的質(zhì)量的變化測得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)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(zhì)量的變化測得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)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(yīng)生成氯氣，裝置1中可能還有的反應(yīng)：Cl^-+ClO^-+H⁺=Cl₂↑+H₂O，氯氣能和碘化鉀反應(yīng)，產(chǎn)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(yīng)后裝置中殘留二氧化碳，應(yīng)繼續(xù)通過將凈化的空氣，將裝置內(nèi)的殘留的二氧化碳全部進(jìn)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(guān)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(zhì)含量的測定的實驗設(shè)計，以氯氣的性質(zhì)為載體考查化學(xué)實驗設(shè)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．