Question

【題目】氰化物有劇毒，冶金工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含氰化物的廢水，其中氰化物以CN－等形式存在于廢水中。某化學(xué)小組同學(xué)對(duì)含氰化物廢水處理進(jìn)行研究。

Ⅰ.查閱資料：含氰化物的廢水處理方法。

利用強(qiáng)氧化劑將氰化物氧化為無(wú)毒物質(zhì)，如以TiO2為催化劑用NaClO將CN-氧化成CNO－(CN-和CNO-中N元素均為－3價(jià))，CNO－在酸性條件下繼續(xù)與NaClO反應(yīng)生成N2、CO2、Cl2等。

Ⅱ.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：處理CN-的效果。

化學(xué)興趣小組的同學(xué)在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定CN-被處理的百分率，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：取一定量廢水進(jìn)行加熱蒸發(fā)、濃縮。

步驟2：取濃縮后含CN－的廢水與過(guò)量NaClO溶液的混合液共200 mL(設(shè)其中CN-的濃度為0.2 mol·L-1)倒入甲中，塞上橡皮塞。

步驟3：點(diǎn)燃酒精燈對(duì)丁裝置加熱。

步驟4：打開(kāi)甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，關(guān)閉活塞。

步驟5：打開(kāi)活塞K，通一段時(shí)間N2，關(guān)閉活塞K。

步驟6：實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定干燥管Ⅰ(含堿石灰)的質(zhì)量m2[實(shí)驗(yàn)前干燥管Ⅰ(含堿石灰)的質(zhì)量m1]。

回答下列問(wèn)題：

(1)在處理方法中，在酸性條件下NaClO和CNO-反應(yīng)的離子方程式為：___________。

(2)對(duì)丁裝置加熱放在步驟3進(jìn)行的原因是：___________。

(3)丙裝置中的試劑是：___________。

(4)裝置中石棉絨作用為：___________。

(5)干燥管Ⅱ的作用是：_____________________________。

(6)請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中通入N2的目的是：______________________________。

(7)若干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408 g，則該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN-被處理的百分率為：_______。

Answer 1

【答案】2CNO-＋6ClO-＋8H+=2CO2↑＋N2↑＋3Cl2↑＋4H2O 將產(chǎn)生的氯氣及時(shí)除去 濃硫酸 防止堵塞導(dǎo)管 防止空氣中的水和CO2進(jìn)入干燥管Ⅰ中影響對(duì)CO2的測(cè)量 使裝置中的CO2全部被排到干燥管Ⅰ中被吸收，減少誤差 80%

【解析】

(1)根據(jù)題意可知，酸性條件下CNO-與NaClO反應(yīng)生成N2、CO2和Cl2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移；

(2)裝置丁的作用是加熱利用銅與氯氣反應(yīng)，除去乙中反應(yīng)生成的氣體中混有的氯氣，防止干燥管Ⅰ吸收氯氣，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；

(3)實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N2、CO2、Cl2、H2O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣，故丙裝置的試劑是濃硫酸；

(4)石棉絨表面積大，比較蓬松，能夠防止固體小顆粒堵塞導(dǎo)氣管；

(5)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)防止空氣中的CO2、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；

(6)裝置中殘留有CO2未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低；

(7)干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408 g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN-的物質(zhì)的量為n(CN-)=n(CO2)，原溶液中CN-的物質(zhì)的量為0.2 L×0.2 mol/L=0.04 mol，據(jù)此計(jì)算。

(1)根據(jù)題意可知，酸性條件下CNO-與NaClO反應(yīng)生成N2、CO2和Cl2，反應(yīng)離子方程式為：2CNO-＋6ClO-＋8H+=2CO2↑＋N2↑＋3Cl2↑＋4H2O；

(2)加熱裝置丁的作用是除去反應(yīng)生成的氯氣；

(3)實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N2、CO2、Cl2、H2O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定．所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣，故丙裝置中的試劑是濃硫酸；

(4)石棉絨表面積大，比較蓬松，能夠防止Cu與Cl2反應(yīng)產(chǎn)生CuCl2固體小顆粒堵塞導(dǎo)氣管；

(5)干燥管Ⅰ的作用是吸收CO2，測(cè)定生成的CO2的質(zhì)量，空氣中的CO2、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)，所以干燥管Ⅱ的作用是防止空氣中的CO2、水蒸氣進(jìn)入干燥管I中影響對(duì)CO2的測(cè)量；

(6)裝置中殘留有CO2未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低，通入N2使裝置中的CO2全部被排到干燥管I中被吸收，減少誤差；

(7)干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408 g為二氧化碳的質(zhì)量，其物質(zhì)的量n(CO2)==0.032 mol，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN-的物質(zhì)的量為n(CN-)=n(CO2)=0.032mol，原溶液中CN-的物質(zhì)的量n(CN-)總=0.2 L×0.2 mol/L=0.04 mol，故該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN-被處理的百分率為×100%=80%。