Question

保护环境是全球关注的问题．
Ⅰ．某环保部门处理含CN^-电镀废水的方法如图（CN^-的CNO^-中的N的化合价均为-3价）：

某学习小组依据上述方法，用下图实验装置进行该电镀废水处理的研究．



操作步骤：
i．先关闭装置甲的开关，再将含CN^-废水与过量NaClO溶液混合，取200mL混合液（其中c（CN^-）为0.200mol?L^-1）加到装置甲中，塞上橡皮塞．
ii．装置甲中，充分反应后，打开橡皮塞和开关，使溶液全部流入装置乙中，关闭开关．
iii．测定干燥管I增加的质量．
（1）写出装置乙中反应的离子方程式：

 

．
（2）装置丙中的试剂是

 

，装置丁的作用是

 

．
（3）假定上述实验中的气体都被充分吸收．若干燥管I增重1.408g．则CN^-被处理的百分率为

 

．
（4）你认为用此装置进行实验，与（3）对比，CN^-被处理的百分率将

 

（填“偏高”、“偏低”、“无法确定”或“无影响”）．简述你的理由：

 

．
Ⅱ．防治空气污染，燃煤脱硫很重要．目前，科学家对Fe³⁺溶液脱硫技术的研究已取得新成果．
（5）科学研究表明，脱硫率与Fe³⁺浓度、pH关系如图1、2．

为达到最佳脱硫效果，应采取的适合[Fe³⁺]及pH分别是

 

、

 

．
（6）某学习小组为了探究“SO₂与Fe³⁺反应的产物”，将过量的SO₂通入FeCl₃溶液后，各取10mL反应液分别加到编号为A、B、C的试管中，并设计后续实验的3个方案：
方案①：A中加入少量KMnO₄溶液，紫红色褪去．
方案②：B中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红．
方案③：C中加入稀盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀．
上述实验方案中不合理的是

 

．

Answer 1

分析：（1）酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂；
（2）实验原理为测量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的质量确定对CN^-的处理，由于乙装置中产生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯气与水都能被碱石灰吸收，影响二氧化碳质量的测定，所以进入干燥管Ⅰ的气体应除去氯气与水，用浓硫酸吸水，用铜网除去氯气；
（3）干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知被处理的CN^-的物质的量为n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物质的量为0.2L×0.2mol/L=0.04mol，据此计算；
（4）用此装置进行实验，与（3）对比，氯气可能吸收不完全，部分二氧化碳残留没有被干燥管I吸收，或均有可能；
（5）利用脱硫率与Fe³⁺浓度、pH关系图分析；
（6）①中二氧化硫、亚铁离子均能被高锰酸钾氧化；
②加入KSCN溶液，不变红，不存在铁离子，再加入新制的氯水，溶液变红，说明存在亚铁离子；
③白色沉淀为硫酸钡．

解答：解：（1）由题意可知，酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂，反应离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
（2）实验原理为测量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的质量确定对CN^-的处理，由于乙装置中产生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯气与水都能被碱石灰吸收，影响二氧化碳质量的测定．所以进入干燥管Ⅰ的气体应除去氯气与水，用浓硫酸吸水，用铜网除去氯气，故丙装置中的试剂是浓硫酸，丁装置的目的是除去Cl₂；
故答案为：浓硫酸；除去Cl₂；
（3）干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为二氧化碳的质量，物质的量为

1.408g

44g/mol

=0.032mol，根据碳元素守恒可知被处理的CN^-的物质的量为n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物质的量为0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以该实验中测得CN^-被处理的百分率为

0.032mol

0.04mol

×100%=80%；
故答案为：80%；
（4）用此装置进行实验，与（3）对比，若部分氯气在装置丁中没有被吸收而在干燥管I中被吸收，则偏高；
若部分二氧化碳残留没有被干燥管I吸收，则CN^-被处理的百分率将偏低，
若部分氯气在装置丁中没有被吸收而在干燥管I中被吸收，且部分二氧化碳残留没有被干燥管I吸收，处理的百分率无法确定，
故答案为：偏高；部分氯气在装置丁中没有被吸收而在干燥管I中被吸收；
（5）由图可知，图2中对应的浓度、pH效果好，且浓度为1.50g/L，pH=2.0达到最佳脱硫效果，故答案为：1.50g/L；2.0；
（6）①中二氧化硫、亚铁离子均能被高锰酸钾氧化，且二氧化硫过量，不能说明反应产物中含亚铁离子，不合理；
②加入KSCN溶液，不变红，不存在铁离子，再加入新制的氯水，溶液变红，说明存在亚铁离子，可说明反应产物，方案合理；
③白因亚硫酸钡能溶于酸，色沉淀为硫酸钡，可说明二氧化硫被氧化为硫酸根离子，方案合理，
故答案为：方案①．

点评：本题考查物质组成与含量的测定、对实验原理与装置理解与评价、阅读获取信息的能力等，题目难度较大，是对知识的综合运用，理解实验原理是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力，学习中全面把握基础知识．