Question

【题目】氰化物有剧毒，冶金工业会产生大量含氰化物的废水，其中氰化物以CN－等形式存在于废水中。某化学小组同学对含氰化物废水处理进行研究。

Ⅰ.查阅资料：含氰化物的废水处理方法。

利用强氧化剂将氰化物氧化为无毒物质，如以TiO2为催化剂用NaClO将CN-氧化成CNO－(CN-和CNO-中N元素均为－3价)，CNO－在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2等。

Ⅱ.实验验证：处理CN-的效果。

化学兴趣小组的同学在密闭系统中用如图装置进行实验，以测定CN-被处理的百分率，实验步骤如下：

步骤1：取一定量废水进行加热蒸发、浓缩。

步骤2：取浓缩后含CN－的废水与过量NaClO溶液的混合液共200 mL(设其中CN-的浓度为0.2 mol·L-1)倒入甲中，塞上橡皮塞。

步骤3：点燃酒精灯对丁装置加热。

步骤4：打开甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，关闭活塞。

步骤5：打开活塞K，通一段时间N2，关闭活塞K。

步骤6：实验完成后测定干燥管Ⅰ(含碱石灰)的质量m2[实验前干燥管Ⅰ(含碱石灰)的质量m1]。

回答下列问题：

(1)在处理方法中，在酸性条件下NaClO和CNO-反应的离子方程式为：___________。

(2)对丁装置加热放在步骤3进行的原因是：___________。

(3)丙装置中的试剂是：___________。

(4)装置中石棉绒作用为：___________。

(5)干燥管Ⅱ的作用是：_____________________________。

(6)请简要说明实验中通入N2的目的是：______________________________。

(7)若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408 g，则该实验中测得CN-被处理的百分率为：_______。

Answer 1

【答案】2CNO-＋6ClO-＋8H+=2CO2↑＋N2↑＋3Cl2↑＋4H2O 将产生的氯气及时除去 浓硫酸 防止堵塞导管 防止空气中的水和CO2进入干燥管Ⅰ中影响对CO2的测量 使装置中的CO2全部被排到干燥管Ⅰ中被吸收，减少误差 80%

【解析】

(1)根据题意可知，酸性条件下CNO-与NaClO反应生成N2、CO2和Cl2，根据氧化还原反应电子守恒标注电子转移；

(2)装置丁的作用是加热利用铜与氯气反应，除去乙中反应生成的气体中混有的氯气，防止干燥管Ⅰ吸收氯气，影响二氧化碳质量的测定；

(3)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，故丙装置的试剂是浓硫酸；

(4)石棉绒表面积大，比较蓬松，能够防止固体小颗粒堵塞导气管；

(5)在实验过程中应防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验，影响二氧化碳质量的测定；

(6)装置中残留有CO2未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低；

(7)干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408 g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0.2 L×0.2 mol/L=0.04 mol，据此计算。

(1)根据题意可知，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+=2CO2↑＋N2↑＋3Cl2↑＋4H2O；

(2)加热装置丁的作用是除去反应生成的氯气；

(3)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；

(4)石棉绒表面积大，比较蓬松，能够防止Cu与Cl2反应产生CuCl2固体小颗粒堵塞导气管；

(5)干燥管Ⅰ的作用是吸收CO2，测定生成的CO2的质量，空气中的CO2、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验，所以干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I中影响对CO2的测量；

(6)装置中残留有CO2未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低，通入N2使装置中的CO2全部被排到干燥管I中被吸收，减少误差；

(7)干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408 g为二氧化碳的质量，其物质的量n(CO2)==0.032 mol，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n(CN-)总=0.2 L×0.2 mol/L=0.04 mol，故该实验中测得CN-被处理的百分率为×100%=80%。