Question

5．電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝，由于排放的廢水中含有的劇毒CN^-離子，而逐漸被無氰電鍍工藝替代．處理有氰電鍍的廢水時(shí)，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)中用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以證明處理方法的有效性，并測定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(shí)間后，打開橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，關(guān)閉活塞．
回答下列問題：
（1）乙中反應(yīng)的離子方程式為2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，氧化產(chǎn)物是N₂；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產(chǎn)物Cl₂等，上述實(shí)驗(yàn)是通過測定二氧化碳的量來確定對CN^-的處理效果．則丙中加入的除雜試劑是a（填字母），原因是氯化氫易溶于飽和食鹽水，而氯氣難溶于飽和食鹽水；
a．飽和食鹽水   b．飽和NaHCO₃溶液  c．濃NaOH溶液   d．濃硫酸
（3）丁在實(shí)驗(yàn)中的作用是去除Cl₂，原理是銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅；
（4）干燥管中裝有物質(zhì)是堿石灰，作用是防止空氣中CO₂進(jìn)入戊中影響測定準(zhǔn)確度；
（5）戊中盛有含Ca（OH）₂0.02mol的石灰水，若實(shí)驗(yàn)中戊中共生成0.82g沉淀，則該實(shí)驗(yàn)中測得
CN^-被處理的百分率等于82%，請說明該測得值與實(shí)際處理的百分率相比偏高還是偏低偏低；
（6）請?zhí)岢鰞蓚�(gè)能提高準(zhǔn)確度的建議（要有可操作性，不宜使操作變得過于復(fù)雜）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，增加的那個(gè)孔中插入一根導(dǎo)管到液面以下，反應(yīng)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ氤�去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多的與Ca（OH）₂反應(yīng)，建議三、將戊中澄清石灰水改為濃度較大的NaOH溶液，反應(yīng)結(jié)束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意可知，乙中的反應(yīng)為酸性條件下CNO^-與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂和Cl₂，根據(jù)氧化還原反應(yīng)配平，反應(yīng)中化合價(jià)升高后得到的產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物；
（2）丙中飽和食鹽水除去混合氣體中的氯化氫氣體；
（3）銅網(wǎng)用來除去氯氣；
（4）堿石灰可以吸收二氧化碳，可以防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入澄清石灰水反應(yīng)；
（5）根據(jù)碳原子守恒，計(jì)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；裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導(dǎo)致測定的二氧化碳質(zhì)量偏低；
（6）能提高準(zhǔn)確度的建議有：控制CO₂的產(chǎn)生速度，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應(yīng)，將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應(yīng)結(jié)束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量等方面分析．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，乙中的反應(yīng)為酸性條件下CNO^-與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂，反應(yīng)離子方程式為2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，CNO^-中的氮元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)得到N₂，所以氣氧化產(chǎn)物為N₂，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O；N₂；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產(chǎn)物Cl₂等，丙中飽和食鹽水能夠除去氯化氫雜質(zhì)，因?yàn)槁然瘹湟兹苡陲柡褪雏}水，而氯氣難溶于飽和食鹽水，
故答案為：a；氯化氫易溶于飽和食鹽水，而氯氣難溶于飽和食鹽水；
（3）丁中銅網(wǎng)能夠和氯氣反應(yīng)從而除去氯氣雜質(zhì)，所以反應(yīng)原理為銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，
故答案為：去除Cl₂；銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅；
（4）干燥管中裝有物質(zhì)是為堿石灰，避免空氣中的二氧化碳進(jìn)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：堿石灰；防止空氣中CO₂進(jìn)入戊中影響測定準(zhǔn)確度；
（5）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(yīng)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%；
裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，未被完全吸收，導(dǎo)致測定的二氧化碳質(zhì)量偏低，測得的CN^-被處理的百分率與實(shí)際值相比偏低，
故答案為：82%；偏低；
（6）能提高準(zhǔn)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(gè)孔中插入一根導(dǎo)管到液面以下，反應(yīng)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ氤�去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應(yīng)．
建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應(yīng)結(jié)束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量等，
故答案為：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，增加的那個(gè)孔中插入一根導(dǎo)管到液面以下，反應(yīng)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ氤�去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多的與Ca（OH）₂反應(yīng)．建議三、將戊中澄清石灰水改為濃度較大的NaOH溶液，反應(yīng)結(jié)束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質(zhì)量．

點(diǎn)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(qiáng)，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．