Question

【题目】某环保部门处理含CN－电镀废水的方法如图(CN－和CNO－中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200 mL混合液[其中c（CN-）=0.200mol/L]加入装置甲中，塞上橡皮塞。

ⅱ.待装置甲中充分反应后，打开开关，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1.408 g。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)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溶液中后，各取10 mL反应液分别加入编号为A、B、C的试管中，并设计以下3种实验方案：

方案①：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫红色褪去。

方案②：B中加入KSCN溶液，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

【答案】 2CNO－＋6ClO－＋8H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O 浓硫酸 吸收混合气中的Cl2 80.0% 偏高 部分Cl2在装置丁中没有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(或偏低　部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被完全吸收　或无法确定　部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2没有在干燥管Ⅰ中被吸收) 方案①

【解析】试题分析：本题以含CN-废水的处理为载体，考查与气体有关的定量测定实验，实验方案的评价。

（1）在装置甲中加入含CN－的废水与过量NaClO的混合液，根据流程，ClO-将CN-氧化成CNO-，由于NaClO过量，所以CN-被完全氧化。待装置甲中充分反应后，打开开关，使溶液全部流入装置乙中，根据流程，CNO-在酸性条件下继续与过量的NaClO反应生成N2、CO2和Cl2，写出主要的反应物和生成物为：CNO-+ClO-→CO2↑+N2↑+Cl2↑，在反应中N元素的化合价由-3价升至0价，Cl元素的化合价由+1价降至0价，根据元素化合价升降总数相等配平，2CNO-+6ClO-→2CO2↑+N2↑+3Cl2↑，结合原子守恒、电荷守恒以及溶液呈酸性，写出离子方程式为：2CNO-+6ClO-+8H+=2CO2↑+N2↑+3Cl2↑+4H2O。

（2）根据实验装置图以及步骤iii测定干燥管I增加的质量知，实验原理为：通过测量干燥管I中吸收CO2的质量，计算CN-的处理百分率。从装置乙导出的气体中含CO2、N2、Cl2和H2O（g），由于Cl2、H2O（g）也能被碱石灰吸收，所以要先将Cl2和H2O（g）除去，则装置丙中试剂是浓硫酸，吸收H2O（g）；装置丁中铜网的作用吸收混合气中的Cl2；干燥管I中的碱石灰吸收反应生成的CO2；干燥管II中的碱石灰吸收外界空气中的CO2和H2O（g），防外界空气中的CO2和H2O（g）被干燥管I中的碱石灰吸收引起实验误差。

（3）若干燥管Ⅰ增重1.408 g，则反应生成n（CO2）==0.032mol，根据C守恒，被处理的n（CN-）=0.032mol，CN-被处理的百分率为100%=80.0%。

（4）该空为开放性答案。若部分Cl2在装置丁中没有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收，则测定的CO2质量偏高，CN-被处理的百分率偏高。若反应生成的部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被完全吸收，则测定的CO2质量偏低，CN-被处理的百分率偏低。若部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被吸收，CN－被处理的百分率无法确定偏高还是偏低。

（5）方案①：过量的SO2、Fe2+都能使酸性KMnO4溶液褪色，所以酸性KMnO4溶液褪色不能证明生成了Fe2+，不合理。

方案②：加入KSCN溶液，溶液不变红，再加入新制的氯水，溶液变红，说明反应液中存在Fe2+，说明SO2将Fe3+还原成Fe2+，合理。

方案③：加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明反应液中含SO42-，说明SO2被Fe3+氧化成SO42-，合理。

上述方案中不合理的是方案①。