Question

未來生活中金屬鈦的運用越來越廣泛，如可在催化劑TiO₂作用下，先用NaClO將CN^－(毒性很強)氧化成CNO^－，再在酸性條件下繼續被NaClO氧化成N₂和CO₂。環保工作人員在密閉系統中用下圖裝置進行實驗，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，關閉活塞。回答下列問題：
（1）乙中反應的離子方程式為__________________________________。
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等，上述實驗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______（填字母）。
a．飽和食鹽水   b．飽和NaHCO₃溶液  c．濃NaOH溶液   d．濃硫酸
（3）丁在實驗中的作用是____________________________，裝有堿石灰的干燥管的作用是____________________________。
（4）戊中盛有含Ca(OH)₂0.02mol的石灰水，若實驗中戊中共生成0.82 g沉淀，則該實驗中測得CN^－被處理的百分率等于________，請說明該測得值與實際處理的百分率相比偏高還是偏低_________？簡要說明可能的原因________________________________________________________。
（5）請提出一個能提高準確度的建議（要有可操作性，不宜使操作變得過于復雜）  
_________________________________________________________________________

Answer 1

（1）CN^－+ClO^－=CNO^－+Cl^－　  2CNO^－+2H⁺ +3ClO^－=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^－+H₂O
（2）a   
（3）去除Cl₂    防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度
（4）82% ①裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂；②CO₂產生的速度較快未與戊中的澄清石灰水充分反應；③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全。(三點中任意答兩點即可，每答對一點給1分，共2分)
（5）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的產生速度；
建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加的那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多的與Ca(OH)₂反應。
建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大的NaOH溶液，反應結束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量。等等(三點中任意答一點即可)

試題分析：（1）CN^-與ClO^-生成CNO^-和Cl^-。CNO^-與ClO^-酸性條件下生成N₂、CO₂、Cl^-和H₂O。
（2）除氯化氫氣體不能用飽和碳酸氫鈉溶液，因氯化氫與碳酸氫鈉生成二氧化碳氣體，增加了二氧化碳的量；不能用氫氧化鈉溶液，因氫氧化鈉溶液也能吸收二氧化碳氣體；濃硫酸不能吸收氯化氫氣體。a正確。
（3）灼熱的銅網可除去氯氣。澄清石灰水吸收二氧化碳氣體，堿石灰吸收空氣中的二氧化碳氣體。
（4）由CN^-~CNO^-~CO₂~CaCO₃得n(CN^-)=0.0082mol，混合溶液中CN^-為0.01mol，所以CN^-處理百分率為0.82。結果偏低的原因可能是二氧化碳氣體殘留在系統中沒有完全反應、二氧化碳氣體產生速率快，來不及與澄清石灰水完全反應、澄清石灰水與氯化氫或氯氣發生了反應等。
（5）建議一：將甲中溶液緩慢滴加入乙中，控制二氧化碳氣體產生的速率；建議二：將乙中增加一導管，實驗結束后從左端鼓入不含二氧化碳氣體的空氣，使系統中二氧化碳氣體完全被澄清石灰水吸收。建議三：將澄清石灰水改為NaOH溶液，反應結束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量等。