Question

【题目】某工业废水中含有CN－和Cr2O等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理：

回答下列问题：

（1）步骤②中，CN－被ClO－氧化为CNO－的离子方程式为_______。

（2）步骤③的反应为（未配平），则每反应0.1molCr2O72-时，消耗S2O32-_____mol。

（3）含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理，目的是______。

（4）在25℃下，将的NaCN溶液与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合，反应后测得溶液pH=7，则a____0.01（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka=____。

（5）取工业废水水样于试管中，加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成，继续加至不再产生蓝色沉淀为止，再向溶液中加入足量Na2S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀。该过程中反应的离子方程式是_______；________。

Answer 1

【答案】CN－＋ClO－＝CNO－＋Cl－ 0.075 调节废水pH，使其转化成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】

本题考查的是物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用。流程分析含CN-废水，调整溶液pH，加入NaClO溶液，氧化CN-离子反应生成CNO-的废水，含Cr2O72-的废水，调整溶液pH，加入Na2S2O3发生氧化还原反应，得到含硫酸根离子的废水和含CNO-的废水继续处理得待测水样。

（1）步骤②中，CN-被ClO-氧化为CNO-，因为是在碱性环境中，故ClO-只能被还原为Cl-，反应式为：CN-+ClO-═CNO-+Cl-；

（2）根据得失电子守恒配平方程式，根据方程式找出S2O32-和 Cr2O72-的关系，从而计算出每反应0.1molCr2O72-时，消耗S2O32-的物质的量；

（3）加入熟石灰进一步处理，调节废水pH，使其转化成Cr（OH）3沉淀除去；

（4）反应后测得溶液pH=7，则可推知NaCN过量，根据电荷守恒和物料守恒即可计算出CN-和HCN的浓度，进而计算出Ka；

（5）待检水样中还有Cu2+，加碱发生Cu2++2OH-═Cu（OH）2↓，再加入Na2S溶液，CuS比Cu（OH）2更难溶，则发生Cu（OH）2（s）+S2-（aq）═CuS（s）+2OH-（aq）。据此解答。

(1)碱性条件下，CN离子与NaClO发生氧化还原反应生成CNO、Cl离子，离子反应为：CN+ClO═CNO+Cl。本小题答案为：CN+ClO═CNO+Cl。

(2) 步骤③的反应为 ，S2O32-中S元素的化合价由+2价升高到+6价生成SO42-，过程中失4e-发生氧化反应，Cr2O72-中Cr元素的化合价由+6价降低到+3价生成Cr3+，过程中得3e-发生还原反应，根据得失电子守恒，S2O32-和 Cr2O72-的物质的量之比为3:4，则每反应0.1molCr2O72-时，消耗S2O32-为0.075mol。本小题答案为：0.075。

(3)Cr3+废水有毒，可使Cr3+生成沉淀过滤除去，故调节废水pH，使其转化成Cr(OH)3沉淀除去。本小题答案为：调节废水pH，使其转化成Cr(OH)3沉淀除去。

(4) 由于反应后测得溶液pH=7，当a=0.01时，恰好反应，生成了氰化氢溶液，溶液显示酸性，则氰化钠应该多些，故a>0.01；由电荷守恒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，再根据物料守恒：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。本小题答案为：>；(100a1)×107molL1。

(5)蓝色沉淀为Cu(OH)2，CuS(s)比Cu(OH)2(s)更难溶，发生了沉淀的转化，涉及的离子反应方程式为Cu2++2OH═Cu(OH)2↓、Cu(OH)2(s)+S2(aq)═CuS(s)+2OH(aq)。本小题答案为：Cu2++2OH═Cu(OH)2↓;Cu(OH)2(s)+S2(aq)═CuS(s)+2OH(aq)。