Question

15．電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝，處理有氰電鍍的廢水時，可在催化劑TiO₂ 作用下，先用 NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，再在酸性條件下繼續(xù)被NaClO氧化成N₂和CO₂．環(huán)保工作人員在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進行實驗，以證明處理方法的有效性，并通過測定二氧化碳的量確定CN^-被處理的百分率．將濃縮后含CN^-離子的污水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的濃度為0.05mol•L^-1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時間后，打開橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，關(guān)閉活塞．
（1）甲中反應的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，乙中反應的離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂ 外，還有 HCl及副產(chǎn)物Cl₂ 等．丙中加入的除雜試劑是飽和食鹽水，其作用是除去HCl氣體，丁在實驗中的作用是去除Cl₂，裝有堿石灰的干燥管的作用是防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度．
（3）戊中盛有含Ca（OH）₂0.02mol的石灰水，若實驗中戊中共生成0.82g沉淀，則該實驗中測得CN^-被處理的百分率等于82%．該測得值與工業(yè)實際處理的百分率相比總是偏低，簡要說明可能的原因①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，②CO₂產(chǎn)生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全．請?zhí)岢鲆粋�能提高準確度的建議（ 要有可操作性，且操作簡單）建議一：不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產(chǎn)生速度；
建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加丁那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結(jié)束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應．
建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結(jié)束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量等．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意可知，甲中的反應為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-；乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂．根據(jù)氧化還原反應配平；
（2）飽和食鹽水除去氯化氫氣體；銅網(wǎng)用來除去氯氣；堿石灰作用是吸收空氣中二氧化碳防止裝置戊吸收二氧化碳產(chǎn)生誤差；
（3）根據(jù)碳原子守恒，計算出被處理的CN^-的物質(zhì)的量，再利用200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）求出CN^-被處理的百分率；處理的百分率偏低，說明反應生成二氧化碳沒有完全生成碳酸鈣沉淀；根據(jù)找出的原因提出合理建議．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，甲中的反應為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，NaClO具有強氧化性，被還原為Cl^-，反應離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂，反應離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產(chǎn)物Cl₂等，飽和食鹽水能夠除去氯化氫雜質(zhì)；銅網(wǎng)能夠和氯氣反應從而除去氯氣雜質(zhì)；避免空氣中的二氧化碳進入戊裝置造成測定數(shù)據(jù)的干擾，用堿石灰吸收二氧化碳，
故答案為：除去HCl氣體；去除Cl₂；防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度；
（3）200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物質(zhì)的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根據(jù)碳原子守恒，增多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水過量，生成的碳酸鈣的物質(zhì)的量是：0.0082mol，反應的CN^-的物質(zhì)的量是0.0082mol，CN^-被處理的百分率是：$\frac{0.0082mol}{0.01mol}$×100%=82%；
該測得值與工業(yè)實際處理的百分率相比總是偏低，可能的原因有：①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂、②CO₂產(chǎn)生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應、③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全等；
能提高準確度的建議有：建議一：不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產(chǎn)生速度；建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加丁那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結(jié)束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應．建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結(jié)束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量等，
故答案為：82%；①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，②CO₂產(chǎn)生丁速度較快未與戊中丁澄清石灰水充分反應，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全；
建議一：不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產(chǎn)生速度；
建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加丁那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結(jié)束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應．
建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結(jié)束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量等．

點評 本題考查了電鍍后的廢水中CN^-離子的含量測定，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O計、操作能力．