Question

11．“8.12”天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露．氰化物多數(shù)易溶于水，有劇毒，易造成水污染．為了增加對氰化物的了解，同學們查找資料進行學習和探究．
探究一：探究氰化物的性質
已知部分弱酸的電離平衡常數(shù)如表：

弱酸	HCOOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數(shù) （ 25℃）	Ki=1.77×10-4	Ki=5.0×10-10	Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11

（1）NaCN溶液呈堿性的原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用離子方程式表示）．
（2）下列選項錯誤的是AD
A．2CN^-+H₂O+CO₂═2HCN+CO₃^2-
B．2HCOOH+CO₃^2-═2HCOO^-+H₂O+CO₂↑
C．中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者
D．等體積、等濃度的HCOONa和NaCN溶液中所含離子總數(shù)前者小于后者
（3）H₂O₂有有“綠色氧化劑”的美稱；也可消除水中的氰化物（如KCN），經以下反應實現(xiàn)：KCN+H₂O₂+H₂O=A+NH₃↑，則生成物A的化學式為KHCO₃．
（4）處理含CN^-廢水時，如用NaOH溶液調節(jié)pH至9時，此時c（CN^-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）
探究二：測定含氰水樣中處理百分率
為了測定含氰水樣中處理百分率，同學們利用如圖所示裝置進行實驗．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錐形瓶中充分反應．打開分液漏斗活塞，滴入100mL稀H₂SO₄，關閉活塞．

已知裝置②中發(fā)生的主要反應依次為：
CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
2CNO^-+2H⁺+3C1O^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
（5）①和⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾．
（6）反應結束后，緩緩通入空氣的目的是使生成的氣體全部進入裝置⑤．
（7）為了計算該實驗裝置②錐形瓶中含氰廢水被處理的百分率，實驗中需要測定裝置⑤反應前后的質量（從裝置①到⑥中選擇，填裝置序號）．

Answer 1

分析 探究一：探究氰化物的性質
（1）NaCN為強堿弱酸鹽，水解呈堿性；
（2）弱酸的電離平衡常數(shù)越大，其酸性越強，等pH的弱酸溶液，酸性越強的酸其物質的量濃度越小，弱酸根離子水解程度越小，結合強酸能和弱酸鹽反應制取弱酸分析；
（3）H₂O₂被稱為“綠色氧化劑”，其還原產物為水由原子守恒分析A的化學式為KHCO₃；
（4）處理含CN^-廢水時，用NaOH溶液調節(jié)至pH=9時（常溫），K_i=5.0×10^-10，Kh=1.6×10⁹，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=2×10^-5；
探究二：測定含氰水樣中處理百分率
處理含氰廢水，并測定含氰廢水的處理百分率實驗的原理是：利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定5的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率．根據裝置中試劑的性質推測裝置的位置；裝置1吸收空氣中二氧化碳，排除空氣中的二氧化碳對實驗的干擾，裝置2產生二氧化碳，裝置3的作用是吸收裝置2中可能產生的Cl₂，防止對裝置5實驗數(shù)據的測定產生干擾，裝置4對產生的二氧化碳進行干燥，根據關系式計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驗的干擾，排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾．
（5）實驗的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率，實驗中應排除空氣中二氧化碳的干擾；
（6）反應結束后，緩緩通入空氣，可將生成的二氧化碳全部被吸收；
（7）通過測定氫氧化鋇溶液的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率．

解答 解：探究一：探究氰化物的性質
（1）NaCN為強堿弱酸鹽，水解呈堿性，反應的離子方程式為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，
故答案為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；
（2）根據電離平衡常數(shù)知，酸性強弱順序為：HCOOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，
A．氫氰酸的酸性大于碳酸氫根離子而小于碳酸，所以發(fā)生CN^-+H₂O+CO₂→HCN+HCO₃^-反應，故A錯誤；
B．甲酸的酸性大于碳酸，所以2HCOOH+CO₃^2-→2HCOO^-+H₂O+CO₂↑能發(fā)生，故B正確；
C．等pH的HCOOH和HCN溶液，甲酸的物質的量濃度小于氫氰酸，所以中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者，故C正確；
D．根據電荷守恒，c（HCOO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），c（CN^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），即離子總數(shù)是n（Na⁺ ）+n（H⁺）的2倍，而NaCN的水解程度大，即NaCN溶液中的c（OH^-）大，c（H⁺）小，c（Na⁺）相同，所以甲酸鈉中離子濃度大，故D錯誤；
故答案為：AD；
（3）H₂O₂被稱為“綠色氧化劑”，其還原產物為水，H₂O沒有污染性，KCN+H₂O₂+H₂O=A+NH₃↑，由原子守恒可知A的化學式為KHCO₃，
故答案為：KHCO₃；
（4）處理含CN^-廢水時，用NaOH溶液調節(jié)至pH=9時（常溫），CN^-+H₂O?HCN+OH^-，Ka（HCN）=5.0×10^-10，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{5×1{0}^{-10}}$=2×10^-5，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=2×10^-5，則c（CN^-）＜c（HCN）；
故答案為：＜；
探究二：測定含氰水樣中處理百分率
（5）實驗的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率，實驗中應排除空氣中二氧化碳的干擾，防止對裝置⑤實驗數(shù)據的測定產生干擾，裝置①和⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾，
故答案為：排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾；
（6）反應后裝置中殘留二氧化碳，應繼續(xù)通過將凈化的空氣，將裝置內的殘留的二氧化碳全部進入裝置⑤，以減少實驗誤差，
故答案為：使生成的氣體全部進入裝置⑤；
（7）通過測定氫氧化鋇溶液的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率，則需要測定裝置⑤反應前后的質量，
故答案為：⑤．

點評 本題綜合考查物質含量的測定的實驗設計、弱電解質的電離，以氯氣的性質為載體考查化學實驗設計和評價問題，注意把握實驗原理和實驗方法，（2）注意根據平衡常數(shù)確定酸性強弱，從而確定酸之間的轉化，結合電荷守恒來分析，題目難度中等．