Question

【題目】某工業廢水中含有CN－和Cr2O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_______。

（2）步驟③的反應為（未配平），則每反應0.1molCr2O72-時，消耗S2O32-_____mol。

（3）含Cr3+廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是______。

（4）在25℃下，將的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，則a____0.01（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代數式表示HCN的電離常數Ka=____。

（5）取工業廢水水樣于試管中，加入NaOH溶液觀察到有藍色沉淀生成，繼續加至不再產生藍色沉淀為止，再向溶液中加入足量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是_______；________。

Answer 1

【答案】CN－＋ClO－＝CNO－＋Cl－ 0.075 調節廢水pH，使其轉化成Cr(OH)3沉淀除去 ＞ (100a－1)×10－7 mol·L－1 Cu2＋＋2OH－＝Cu(OH)2↓ Cu(OH)2(s)＋S2－(aq)＝CuS(s)＋2OH－(aq)

【解析】

本題考查的是物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用。流程分析含CN-廢水，調整溶液pH，加入NaClO溶液，氧化CN-離子反應生成CNO-的廢水，含Cr2O72-的廢水，調整溶液pH，加入Na2S2O3發生氧化還原反應，得到含硫酸根離子的廢水和含CNO-的廢水繼續處理得待測水樣。

（1）步驟②中，CN-被ClO-氧化為CNO-，因為是在堿性環境中，故ClO-只能被還原為Cl-，反應式為：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；

（2）根據得失電子守恒配平方程式，根據方程式找出S2O32-和 Cr2O72-的關系，從而計算出每反應0.1molCr2O72-時，消耗S2O32-的物質的量；

（3）加入熟石灰進一步處理，調節廢水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Ka；

（5）待檢水樣中還有Cu2+，加堿發生Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓，再加入Na2S溶液，CuS比Cu（OH）2更難溶，則發生Cu（OH）2（s）+S2-（aq）═CuS（s）+2OH-（aq）。據此解答。

(1)堿性條件下，CN離子與NaClO發生氧化還原反應生成CNO、Cl離子，離子反應為：CN+ClO═CNO+Cl。本小題答案為：CN+ClO═CNO+Cl。

(2) 步驟③的反應為 ，S2O32-中S元素的化合價由+2價升高到+6價生成SO42-，過程中失4e-發生氧化反應，Cr2O72-中Cr元素的化合價由+6價降低到+3價生成Cr3+，過程中得3e-發生還原反應，根據得失電子守恒，S2O32-和 Cr2O72-的物質的量之比為3:4，則每反應0.1molCr2O72-時，消耗S2O32-為0.075mol。本小題答案為：0.075。

(3)Cr3+廢水有毒，可使Cr3+生成沉淀過濾除去，故調節廢水pH，使其轉化成Cr(OH)3沉淀除去。本小題答案為：調節廢水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，則氰化鈉應該多些，故a>0.01；由電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH)+c(CN)+c(Cl)及pH=7，可知c(H+)=c(OH)=107molL1，c(CN)=c(Na+)c(Cl)=a/2mol/L0.01/2mol/L，再根據物料守恒：c(CN)+c(HCN)=c(Na+)=a/2mol/L；Ka﹦c(H+)c(CN)/c(HCN)=107×(a/20.01/2)/0.01/2=(100a1)×107molL1。本小題答案為：>；(100a1)×107molL1。

(5)藍色沉淀為Cu(OH)2，CuS(s)比Cu(OH)2(s)更難溶，發生了沉淀的轉化，涉及的離子反應方程式為Cu2++2OH═Cu(OH)2↓、Cu(OH)2(s)+S2(aq)═CuS(s)+2OH(aq)。本小題答案為：Cu2++2OH═Cu(OH)2↓;Cu(OH)2(s)+S2(aq)═CuS(s)+2OH(aq)。