Question

【题目】对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。

(1)含氰废水中的CN-有剧毒。

①CN-中N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是_______。

②NaClO溶液可将CN-氧化成N2、HCO3-，从而消除CN-污染，反应的离子方程式为_____。

(2)含乙酸钠和对氯酚()的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图所示。

①A是电池的_________极(填“正”或“负”)；

②B极的电极反应式为_______。

(3)含重金属铬(Ⅵ)的废水具有较强的毒性，离子交换树脂(ROH)法可将有毒废水中的CrO42-和Cr2O72-吸附至树脂上除去，原理如下：2ROH+CrO42-→R2CrO4+2OH-、2ROH+Cr2O72-→R2Cr2O7+2OH- (已知：废水中存在如下平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O）。

控制溶液酸性可以提高树脂对铬(Ⅵ)的去除率，其理由是_________。

Answer 1

【答案】C原子与N原子间存在共用电子对，C和N的原子电子层数相同(同周期)，核电荷数C＜N，原子半径C＞N，原子核对核外电子吸引能力C＜N，共用电子对偏向N，N元素显负价 2CN-＋5ClO-＋H2O=HCO3-＋N2↑＋5Cl- 正 CH3COO-－8e-＋4H2O=2HCO3-＋9H+ 由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量树脂去除Cr2O72-的效率高，因此控制酸性使上述平衡(2CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O)正向移动，使CrO42-转化为Cr2O72-

【解析】

(1)①根据元素非金属性强弱及对电子对吸引能力大小分析；

②根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒分析、书写；

(2)①根据原电池中阳离子的移动方向确定正、负极；

②原电池中正极上得电子，发生还原反应；负极失去电子，发生氧化反应，结合B极反应物及生成物来分析解答；

(3)由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量树脂去除Cr2O72-的效率高。

(1)①C、N都是同一周期的非金属性元素，原子间以共用电子对，由于元素的核电荷数C＜N，所以原子半径C＞N，原子半径越小，吸引电子能力就越强，原子核对核外电子吸引能力C＜N，因此共用电子对偏向N，而偏离C原子，从而使N元素显负价；

②NaClO具有强氧化性，可将CN-氧化成N2、HCO3-，ClO-被还原产生Cl-，从而消除CN-污染。根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为：2CN-＋5ClO-＋H2O=HCO3-＋N2↑＋5Cl-；

(2)①在原电池中H+的移动方向是从负极流向正极，根据示意图可知：H+向A电极移动，所以A电极为正极，B电极为负极；

②A是正极，B是负极，负极上CH3COO-失去电子，与溶液中的H2O结合产生HCO3-，同时得到H+，则负极B上发生的电极反应式为：CH3COO-－8e-＋4H2O=2HCO3-＋9H+；

(3)由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量树脂去除Cr2O72-的效率高。由于在废水中存在平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，在其它条件不变时，增大c(H+)，使溶液的酸性增强，化学平衡正向移动，使更多的CrO42-转化为Cr2O72-，从而提高了污水中Cr的去除率。