Question

12．某工業(yè)廢水中含有CN^-和Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$等離子，需經污水處理達標后才能排放，污水處理廠擬用下列流程進行處理：
（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-．
（2）步驟③的反應為S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O（未配平），則每消耗0.4mol Cr₂O₇^2-轉移2.4mol e^-．
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是調節(jié)廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去．
（4）在25℃下，將amol•L^-1的NaCN溶液與0.01mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后測得溶液pH=7，用含a＞0.01（填“＞”、“＜”或“=”）．用含a的代數(shù)式表示HCN的電離常數(shù)Ka=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1 
（5）取工業(yè)廢水水樣于試管中，加入NaOH溶液觀察到有藍色沉淀生成，繼續(xù)加至不再產生藍色沉淀為止，再向溶液中加入足量Na₂S溶液，藍色沉淀轉化成黑色沉淀．該過程中反應的離子方程是Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓；Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．

Answer 1

分析 由流程可知，CN^-廢水調整溶液pH加入NaClO溶液，氧化CN^-離子反應生成CNO^-的廢水，含Cr₂O₇^2-的廢水調整溶液pH加入Na₂S₂O₃發(fā)生氧化還原反應得到含硫酸根離子的廢水，處理的廢水繼續(xù)處理得到待測水樣；
（1）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發(fā)生氧化還原反應生成CNO^-、Cl^-離子，據(jù)此寫出離子方程式；
（2）Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，結合化合價計算轉移電子；
（3）Cr³⁺廢水有毒，可使Cr³⁺生成沉淀過濾除去；
（4）反應后測得溶液pH=7，則可推知NaCN過量，根據(jù)電荷守恒和物料守恒即可計算出CN^-和HCN的濃度，進而計算出K_a；
（5）待檢水樣中還有Cu²⁺，加堿發(fā)生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則發(fā)生沉淀的轉化．

解答 解：由流程可知，CN^-廢水調整溶液pH加入NaClO溶液，氧化CN^-離子反應生成CNO^-的廢水，含Cr₂O₇^2-的廢水調整溶液pH加入Na₂S₂O₃發(fā)生氧化還原反應得到含硫酸根離子的廢水，處理的廢水繼續(xù)處理得到待測水樣．
（1）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發(fā)生氧化還原反應生成CNO^-、Cl^-離子，離子反應為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根據(jù)0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺，鉻元素化合價降低3價，0.4molCr₂O₇^2-共得到了0.4×（2×3）mol=2.4mol，故答案為：2.4；
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是調節(jié)廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去，
故答案為：調節(jié)廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）由于反應后測得溶液pH=7，當a=0.01時，恰好反應，生成了氰化氫溶液，溶液顯示酸性，則氰化鈉應該多些，故a＞0.01；
由電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-）及pH=7，可知c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7 mol•L^-1，c（CN^-）=c（Na⁺）-c（Cl^-）=$\frac{a}{2}$mol/L-$\frac{0.01}{2}$mol/L，
再根據(jù)物料守恒：c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）=$\frac{a}{2}$mol/L；K_a﹦$\frac{c（{H}^{+}）．c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{1{0}^{-7}×（\frac{a}{2}-\frac{0.01}{2}）}{\frac{0.01}{2}}$=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
故答案為：＞；（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
（5）藍色沉淀為Cu（OH）₂，CuS（s）比Cu（OH）₂（s）更難溶，發(fā)生了沉淀的轉化，涉及的離子反應方程式為Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓、Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq），
故答案為：Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓；Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．

點評 本題以污水處理流程綜合考查混合物分離提純，為高頻考點，涉及氧化還原反應、離子方程式、水溶液中的離子平衡、離子濃度、電離常數(shù)、沉淀溶解平衡等電解質溶液的相關知識，綜合性較強，側重考查學生的知識運用能力、靈活分析處理實際問題的能力，題目難度中等．