Question

4．天津“8.12“爆炸中擴(kuò)散的CN^-造成部分水體污染．某小組欲檢測污水中CN^-的濃度并模擬電化學(xué)法除去CN^-．
探究I  檢測CN-濃度
資料：堿性條件下發(fā)生離子反應(yīng)：2CN^-+5H₂0₂+90H^-═2CO₃^2-+N₂+6H₂0
實驗裝置如圖1（其中加熱、夾持裝置省略）．（不考慮污水中其它離子反應(yīng)）

（1）加入藥品之前的操作是檢查裝置氣密性；C中試劑是濃H₂S0₄
（2）實驗步驟如下：

步驟1	關(guān)閉K1，打開K2，滴入足量H2O2溶液，對B加熱．充分反應(yīng)后，停止加熱
步驟2	關(guān)閉K2，用注射器穿過B裝置的膠塞注入 稀H2S04溶液
步驟3	打開K1，通入N2

（3）計算CN^-的濃度，需稱得的質(zhì)量是反應(yīng)前后D裝置的質(zhì)量．
（4）為了使檢測更加準(zhǔn)確，上述（2）中操作要特別注意一些事項．請寫出至少一條加稀H₂S0₄時要緩慢注入（要緩慢通人N₂或給B加熱時溫度不能過高或加入稀H₂SO₄，要足量）．
探究Ⅱ電化學(xué)法處理CN-的影響因素由如圖2裝置模擬電化學(xué)法實驗，有關(guān)結(jié)果如表．

實驗序號	電極（X）	NaCl溶液濃度 （mol/L）	甲中石墨表面通入氣體	電流計讀數(shù) （A）
（1）	Fe	0.1	空氣	I
（2）	Al	0.1	空氣	1.5I
（3）	Fe	0.1	O2	2I
（4）	Al	0.5	空氣	1.6I

（5）根據(jù)表格信息分析．
①X電極名稱：負(fù)極；
②實驗（1）中X換成Zn，則電流計讀數(shù)的范圍為I～1.5I
③若乙裝置中陽極產(chǎn)生無毒無害物質(zhì)，其電極方程式為2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O；該實驗說明電化學(xué)法處理CN-，影響處理速率的因素有負(fù)極的金屬材料和甲中電解質(zhì)的濃度（至少兩條）．

Answer 1

分析 本實驗是利用在堿性條件下雙氧水將CN^-氧化成碳酸根離子，再用稀硫酸與碳酸根反應(yīng)生成二氧化碳，用堿石灰吸收生成的二氧化碳，根據(jù)裝有堿石灰的干燥管的質(zhì)量的變化確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可計算出的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定濃度，在實驗過程中為準(zhǔn)確測量二氧化碳的質(zhì)量，要排除空氣中的二氧化碳的干擾，以及要把裝置產(chǎn)生的二氧化碳讓堿石灰充分吸收，所以要在裝置里通入氮氣，
（1）由于該實驗是有氣體參與反應(yīng)的，所以實驗開始前要檢查裝置氣密性；從B裝置中出來的氣體中有水蒸氣，能被堿石灰吸收，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，所以氣體要干燥；
（2）在加過雙氧后，要關(guān)閉K₂，再向B中加足量的稀硫酸，與碳酸根離子反應(yīng)；
（3）根據(jù)分析可知，計算CN^-的濃度，需稱得的質(zhì)量是反應(yīng)前后D裝置的質(zhì)量；
（4）為了使二氧化碳能充分被堿石灰吸收，加稀H₂S0₄時要緩慢注入（要緩慢通人N₂或給B加熱時溫度不能過高或加入稀H₂SO₄，要足量）；
（5）①根據(jù)原電池原理，活潑金屬做原電池的負(fù)極；
②鋅的活潑性介于鋁和鐵之間，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，金屬越活潑，電流計的值越大，據(jù)此答題；
③乙裝置中陽極是發(fā)生氧化反應(yīng)生成無毒無害的氮氣和碳酸根離子，通過比較負(fù)極的金屬材料和甲中電解質(zhì)的濃度進(jìn)行分析答題；

解答 解：本實驗是利用在堿性條件下雙氧水將CN^-氧化成碳酸根離子，再用稀硫酸與碳酸根反應(yīng)生成二氧化碳，用堿石灰吸收生成的二氧化碳，根據(jù)裝有堿石灰的干燥管的質(zhì)量的變化確定二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可計算出的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定濃度，在實驗過程中為準(zhǔn)確測量二氧化碳的質(zhì)量，要排除空氣中的二氧化碳的干擾，以及要把裝置產(chǎn)生的二氧化碳讓堿石灰充分吸收，所以要在裝置里通入氮氣，
（1）由于該實驗是有氣體參與反應(yīng)的，所以實驗開始前要檢查裝置氣密性，從B裝置中出來的氣體中有水蒸氣，能被堿石灰吸收，會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，所以氣體要干燥，所以C中試劑是濃H₂S0₄，
故答案為：檢查裝置氣密性；濃H₂S0₄；
（2）在加過雙氧后，要關(guān)閉K₂，再向B中加足量的稀硫酸，與碳酸根離子反應(yīng)，
故答案為：關(guān)閉K₂；稀H₂S0₄；
（3）根據(jù)分析可知，計算CN^-的濃度，需稱得的質(zhì)量是反應(yīng)前后D裝置的質(zhì)量，
故答案為：反應(yīng)前后D裝置的質(zhì)量；
（4）為了使二氧化碳能充分被堿石灰吸收，加稀H₂S0₄時要緩慢注入（要緩慢通人N₂或給B加熱時溫度不能過高或加入稀H₂SO₄，要足量），
故答案為：加稀H₂S0₄時要緩慢注入（要緩慢通人N₂或給B加熱時溫度不能過高或加入稀H₂SO₄，要足量）；
（5）①根據(jù)原電池原理，活潑金屬做原電池的負(fù)極，
故答案為：負(fù)極；
②鋅的活潑性介于鋁和鐵之間，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，金屬越活潑，電流計的值越大，所以電流計讀數(shù)的范圍為I～1.5I，
故答案為：I～1.5I；
③乙裝置中陽極是發(fā)生氧化反應(yīng)生成無毒無害的氮氣和碳酸根離子，電極反應(yīng)式為2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O，通過比較表中的數(shù)據(jù)可知，影響處理速率的因素有負(fù)極的金屬材料和甲中電解質(zhì)的濃度，
故答案為：2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O；負(fù)極的金屬材料和甲中電解質(zhì)的濃度．

點評 本題考查了檢測污水中CN^-的濃度并模擬電化學(xué)法除去CN^-，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，學(xué)生要清楚在研究一個變量引起速率變化的時候，其它的量應(yīng)該相同，另還要學(xué)會以用對比實驗，來得出結(jié)論，有一定的難度．