Question

10．某工業(yè)廢水中含有CN^-和Cr₂O₇^2-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：

回答下列問題：
（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④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a mol•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的代數(shù)式表示HCN的電離常數(shù)K_a=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1 ．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液呈堿性，則關于該溶液的說法不正確的是b（填字母）．
a．此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）
b．此溶液一定有c（Na⁺）=c（HCN）+c（CN^-）
c．混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度
d．此溶液加入少量氫氧化鈉或鹽酸，溶液的pH變化不大
（5）除去廢水中的陽離子：取水樣于試管中，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，再向溶液中加入一定量的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式為Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓、Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．

Answer 1

分析 （1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-，則因為是在堿性環(huán)境中，故ClO^-只能被還原為Cl^-，結合電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式；
（2）根據(jù)0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺即可計算出轉移電子的物質的量；
（3）加入熟石灰進一步處理，調節(jié)廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（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﹦（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
a、溶液中存在電荷守恒，陰陽離子電荷總數(shù)相同，電性相反；
b、溶液中存在物料守恒，濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液中鈉離子物質的量的2倍等于HCN和CN^-物質的量總和；
c、混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，水解促進水的電離；
d、溶液混合后形成的是緩沖溶液，加入少量酸或堿，溶液酸堿性變化不大；
（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Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．

解答 解：（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，故氰化鈉應該多些，故a＞0.01； 根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），PH=7，c（H⁺）=c（OH^-），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﹦$\frac{c（H{\;}^{+}）c（CN{\;}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{（\frac{a}{2}mol/L-\frac{0.01}{2}mol/L）×10{\;}^{-7}mol/L}{\frac{0.01}{2}mol/L}$=a（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度；
a、據(jù)電荷守恒可知c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-），故a正確；
b．由物料守恒可知c（HCN）+c（CN^-）=0.1mol•L^-1，所以c（HCN）+c（CN^-）=2c（Na⁺），故b錯誤；
c．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度，故c正確；
d．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后形成緩沖溶液，此溶液加入少量氫氧化鈉抑制水解，促進電離，加入鹽酸抑制電離促進水解，溶液酸堿性變化不大，所以溶液的pH變化不大，故d正確；
故答案為：（100a-1）×10^-7 mol•L^-1 ；b；
（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．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 本題以工藝流程為載體，側重化學基本概念、基本理論，考查了氧化還原反應及離子方程式的書寫，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．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．