Question

17．2015年8月15日，天津港發(fā)生爆炸，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有氰化鈉（NaCN），NaCN易溶于水，有劇毒，易造成水污染．氰化鈉遇水或酸均會產(chǎn)生HCN，揮發(fā)到空氣中更容易對人體造成傷害，在現(xiàn)場處置中，有一條措施是組織當(dāng)?shù)仄髽I(yè)噴灑雙氧水，HCN與雙氧水反應(yīng)產(chǎn)生兩種無毒氣體．請回答下列問題：

（1）寫出NaCN的電子式
（2）寫出氰化氫與雙氧水反應(yīng)的化學(xué)方程式2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O
（3）利用下圖所示裝置進(jìn)行含氰廢水處理百分率的測定實(shí)驗(yàn)．將CN^-的濃度為0.2000mol/L的含氰廢水100mL與100mL NaClO溶液（過量）置于裝置②三頸燒瓶中充分反應(yīng)，打開分液漏斗活塞，滴入l00mL稀H₂SO₄，關(guān)閉活塞．反應(yīng)結(jié)束后，打開彈簧夾，鼓入空氣一段時(shí)間，關(guān)閉彈簧夾．已知裝置②中發(fā)生的主要反應(yīng)依次為：
CN^-+C1O^-═CNO^-+C1^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
①鼓入空氣的目的是使裝置中殘留的二氧化碳全部進(jìn)入裝置⑤完全吸收；
②實(shí)驗(yàn)中觀察到三頸燒瓶上方有黃綠色氣體，則裝置③的現(xiàn)象是溶液變?yōu)楹稚?br />③裝置⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實(shí)驗(yàn)的干擾
④為了計(jì)算該實(shí)驗(yàn)裝置②中含氰廢水被處理的百分率，實(shí)驗(yàn)中需要測定裝置裝置⑤ 反應(yīng)前后的質(zhì)量（從裝置①到⑥中選擇，填裝置序號）．若已知該裝置反應(yīng)前后質(zhì)量變化為0.8g，則實(shí)驗(yàn)中測得CN^-被處理的百分率為90.9%
（4）處理含氰廢水還可用石墨作陽極，鐵板作陰極，在堿性廢水中加入氯化鈉進(jìn)行電解，當(dāng)氯化鈉投加量較少時(shí)，則以氯化鈉為導(dǎo)電介質(zhì)，主要依靠陽極的氧化作用，使CN^-在陽極上放電，當(dāng)氯化鈉投加量較多時(shí)，則利用Cl^-在陽極上放電的產(chǎn)物將CN^-氧化，以達(dá)到治理的作用．請用離子方程式表示氯化鈉較多時(shí)陽極區(qū)的反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑，5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O．

Answer 1

分析 處理含氰廢水，并測定含氰廢水的處理百分率實(shí)驗(yàn)的原理是：利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定⑤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(jì)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吸收空氣中二氧化碳，排除空氣中的二氧化碳對實(shí)驗(yàn)的干擾，裝置②產(chǎn)生二氧化碳，裝置③的作用是吸收裝置②中可能產(chǎn)生的Cl₂，防止對裝置⑤實(shí)驗(yàn)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，根據(jù)關(guān)系式計(jì)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(shí)驗(yàn)的干擾，排除空氣中二氧化碳對實(shí)驗(yàn)的干擾．
（1）NaCN屬于離子化合物，鈉離子直接用離子符號表示，陰離子需要標(biāo)出所帶電荷及最外層電子；
（2）氰化氫與雙氧水反應(yīng)生成兩種無毒氣體為氮?dú)夂投�氧化碳，依�?jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；
（3）①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 />②實(shí)驗(yàn)中觀察到三頸燒瓶上方有黃綠色氣體，說明生成了氯氣，則裝置③的現(xiàn)象是氯氣氧化碘離子生成碘單質(zhì)，溶液變?yōu)楹稚��?br />③實(shí)驗(yàn)中應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾；
④實(shí)驗(yàn)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(jì)算含氰廢水處理百分率，；
（4）用石墨作陽極，鐵板作陰極，在堿性廢水中加入氯化鈉進(jìn)行電解，當(dāng)氯化鈉投加量較少時(shí)，則以氯化鈉為導(dǎo)電介質(zhì)，主要依靠陽極的氧化作用，使CN^-在陽極上放電，當(dāng)氯化鈉投加量較多時(shí)，則利用Cl^-在陽極上放電的產(chǎn)物將CN^-氧化，氯化鈉較多時(shí)陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為氯離子失電子生成氯氣，氯氣在堿溶液中將CN^-氧化生成碳酸鹽和氮?dú)猓�氯氣被還原為氯離子，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式．

解答 解：（1）NaCN為離子化合物，電子式為，故答案為：；
（2）氰化氫與雙氧水反應(yīng)生成兩種無毒氣體為氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為：2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O，
故答案為：2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O；
（3）①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⑤，以減少實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：使裝置中殘留的二氧化碳全部進(jìn)入裝置⑤完全吸收；
②實(shí)驗(yàn)中觀察到三頸燒瓶上方有黃綠色氣體，說明生成了氯氣，則裝置③的現(xiàn)象是氯氣氧化碘離子生成碘單質(zhì)，Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘單質(zhì)溶于水溶液變?yōu)楹稚��?br />故答案為：溶液變?yōu)楹稚��?br />③實(shí)驗(yàn)中應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，防止對裝置⑤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測定產(chǎn)生干擾，裝置①和⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實(shí)驗(yàn)的干擾，
故答案為：防止空氣中的CO₂和H₂O進(jìn)入裝置⑤，產(chǎn)生誤差；
④實(shí)驗(yàn)的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定裝置⑤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(jì)算含氰廢水處理百分率，若已知該裝置反應(yīng)前后質(zhì)量變化為0.8g，物質(zhì)的量=$\frac{0.8g}{44g/mol}$=$\frac{0.2}{11}$mol，將CN^-的濃度為0.2000mol/L的含氰廢水100mL與100mL NaClO溶液（過量）置于裝置②三頸燒瓶中充分反應(yīng)，CN^-物質(zhì)的量=0.2000mol/L×0.100L=0.02mol，
CN^-～CNO～CO₂
實(shí)驗(yàn)中測得CN^-被處理的百分率=$\frac{\frac{0.2}{11}}{0.02}$×100%=90.9%，
故答案為：裝置⑤；90.9%；
（4）用石墨作陽極，鐵板作陰極，在堿性廢水中加入氯化鈉進(jìn)行電解，當(dāng)氯化鈉投加量較少時(shí)，則以氯化鈉為導(dǎo)電介質(zhì)，主要依靠陽極的氧化作用，使CN^-在陽極上放電，當(dāng)氯化鈉投加量較多時(shí)，則利用Cl^-在陽極上放電的產(chǎn)物將CN^-氧化，氯化鈉較多時(shí)陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為氯離子失電子生成氯氣，氯氣在堿溶液中將CN^-氧化生成碳酸鹽和氮?dú)�，氯氣被還原為氯離子，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式為：5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O．

點(diǎn)評 本題綜合考查物質(zhì)含量的測定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以氯氣的性質(zhì)為載體考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評價(jià)問題，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法．