Question

根據(jù)環(huán)保要求，在處理有氰電鍍廢水時(shí)，劇毒的CN^-離子在催化劑TiO₂顆粒作用下，先用NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-（CN^-和CNO^-中N元素均為-3價(jià)），再在酸性條件下繼續(xù)與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂和Cl₂．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)，測(cè)定CN^-被處理的百分率．現(xiàn)將濃縮后含CN^-離子的污水與過(guò)量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的濃度為0.2mol/L）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時(shí)間后，打開(kāi)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(wèn)題：
（1）根據(jù)題意，寫(xiě)出有關(guān)主要反應(yīng)的離子方程式：
甲中的反應(yīng)：

 

；
乙中的反應(yīng)：

 

．
（2）上述實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定CO₂的量來(lái)確定對(duì)CN^-的處理效果．
丙裝置中的試劑是

 

，丁裝置的目的是

 

；干燥管Ⅰ的作用是

 

，干燥管Ⅱ的作用是

 

．
（3）假定上述每一個(gè)裝置都充分吸收，則利用該裝置測(cè)得的CN^-被處理的百分率與實(shí)際值相比

 

（填：“偏高”或“偏低”），簡(jiǎn)述可能的原因：

 

．
（4）若干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g，則該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN^-被處理的百分率為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題意可知，甲中的反應(yīng)為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-；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．
（2）實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN^-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定．所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣．同時(shí)應(yīng)防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)．
（3）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低．
（4）干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質(zhì)的量為n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物質(zhì)的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，據(jù)此計(jì)算．

解答：解：（1）根據(jù)題意可知，甲中的反應(yīng)為NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，NaClO具有強(qiáng)氧化性，被還原為Cl^-，反應(yīng)離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；乙中的反應(yīng)為酸性條件下CNO^-與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂和Cl₂，反應(yīng)離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN^-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定．所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣．同時(shí)應(yīng)防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)．故丙裝置中的試劑是濃硫酸；丁裝置的目的是除去Cl₂；干燥管Ⅰ的作用是吸收CO₂，干燥管Ⅱ的作用是防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干擾實(shí)驗(yàn)．
故答案為：濃硫酸，除去Cl₂，吸收CO₂，防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干擾實(shí)驗(yàn)．
（3）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低，測(cè)得的CN^-被處理的百分率與實(shí)際值相比偏低．
故答案為：偏低，裝置中殘留有CO₂未被完全吸收．
（4）干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為

1.408g

44g/mol

=0.032mol，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質(zhì)的量為n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物質(zhì)的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN^-被處理的百分率為

0.032mol

0.04mol

×100%=80%．
故答案為：80%

點(diǎn)評(píng)：考查實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置理解與評(píng)價(jià)、常用化學(xué)用語(yǔ)、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識(shí)．