Question

【题目】工业生产中容易产生有害的含铬工业废水和含氰废水，严重威胁人类的健康和安全．图1是处理工业含铬废水和含氰废水的工艺流程．

已知：含铬废水中铬的存在形式为Cr2O72﹣ ， Cr元素常见的化合价+3、+6，含氰废水中有CN﹣存在．
请回答下列问题：
（1）含氰废水中有CN﹣存在，其中C元素的化合价为 ．
的代数式表示）
（2）向含铬废水中加下列哪种物质将pH调整到2～3，（填字母）．
a．稀盐酸 b．稀硫酸 c．稀硝酸
的代数式表示）
（3）pH＞10时，图中反应Ⅱ中的NaClO可以将CN﹣氧化为两种无毒物质，请写出反应的离子方程式 ．
的代数式表示）
（4）经过图中反应Ⅰ和图中反应Ⅱ后，将两种废水混合的目的是
的代数式表示）
（5）工业上也常用电解法处理酸性含铬废水，用耐酸电解槽，铁板作电极，槽中盛放酸性含Cr2O72﹣的废水，原理示意图如图2：

阳极区域溶液中发生反应的离子方程式为 ． 若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44L（标准状况）时，被还原的Cr2O72﹣物质的量为 ． 为了使Cr3+和Fe3+转化为Fe （OH）3和Cr（OH）3沉淀，向反应后的溶液中加入一定量的烧碱，若溶液中c（Fe3+）=2.0×10﹣12 molL﹣1 ， 则溶液中c （Cr3+）=molL﹣1 ． （已知：Ksp[Fe （OH）3]=4.0×10﹣38 ， Ksp[Cr（OH）3]=6.0×10﹣31）
的代数式表示）
（6）在25℃下，将a molL﹣1 NaCN溶液与0.01molL﹣1盐酸等体积混合（忽略溶液体积变化），反应后测得溶液pH=7，HCN的电离常数Ka为 ． （用含a的代数式表示）

Answer 1

【答案】
（1）+2
（2）b
（3）2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O
（4）使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应
（5）Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；0.1mol；3×10﹣5
（6）（100a﹣1）×10﹣7
【解析】解：（1）N元素表现﹣3价，元素化合价代数和等于离子所带电荷，可知C元素化合价为+2，所以答案是：+2；（2）含铬废水中铬的存在形式为Cr2O72﹣ ， 调节pH转化为CrO42﹣ ， 再用亚硫酸钠将其还原为Cr3+ ， 硝酸具有强氧化性，可以氧化亚硫酸钠，而加入盐酸易被氧化为氯气，需要用硫酸调节pH，
所以答案是：b；（3）pH＞10时，反应Ⅱ中的NaClO可以将CN﹣氧化为两种无毒物质，NaClO将CN﹣氧化为碳酸根和氮气，反应离子方程式为：2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O，
所以答案是：2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O；（4）两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应；发生中和反应（或者可减少后续加入NaOH的量）；混合后pH增大，反应Ⅰ中的Cr3+可能生成Cr（OH）3沉淀可减少后续加入NaOH的量，
所以答案是：使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应；（5）右室生成氢气，为阴极室，左室为阳极室，Fe放电生成亚铁离子将Cr2O72﹣还原为Cr3+ ， Fe2+被氧化为Fe3+ ， 阳极区发生的离子方程式：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，
生成氢气物质的量为 =0.6mol，根据电子转移守恒，亚铁离子物质的量为0.6mol，再根据离子方程式，可知被还原的Cr2O72﹣物质的量为0.6mol× =0.1mol；
溶液中c（Fe3+）=2.0×10﹣12 molL﹣1 ， Ksp[Fe （OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH﹣）=4.0×10﹣38 ， Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.0×10﹣31 ， 联立可得c （Cr3+）=3×10﹣5 molL﹣1 ，
所以答案是：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；0.1mol；3×10﹣5；（6）混合后溶液中pH=7，可知c（H+）=c（OH﹣）=10﹣7 molL﹣1 ， 由电荷守恒c（Na+）+c（H+）=c（OH﹣）+c（CN﹣）+c（Cl﹣），混合后溶液中c（CN﹣）=c（Na+）﹣c（Cl﹣）=（0.5a﹣0.005）mol/L，根据物料守恒c（CN﹣）+c（HCN）=c（Na+），可知混合后溶液中c（HCN）=0.5a mol/L﹣（0.5a﹣0.005）mol/L=0.005mol/L，电离平衡常数Ka（HCN）= = =（100a﹣1）×10﹣7 ，
所以答案是：（100a﹣1）×10﹣7 ．