Question

8．电镀厂曾采用有氰电镀工艺，处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO₂作用下，先用NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂．环保工作人员在密闭系统中用图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN^-被处理的百分率．
将浓缩后含CN^-离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的浓度为0.05mol/L）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞．回答下列问题：
（1）甲中反应的离子方程式为CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，乙中反应的离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等．丙中加入的除杂试剂是饱和食盐水，其作用是除去HCl气体，丁在实验中的作用是去除Cl₂，装有碱石灰的干燥管的作用是防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度．
（3）戊中盛有含Ca（OH）₂ 0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82g沉淀，则该实验中测得CN^-被处理的百分率等于82%．该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低，简要说明可能的原因①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO₂，②CO₂产生丁速度较快未与戊中丁澄清石灰水充分反应，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全（三点中任意答两点即可）．请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，且操作简单）建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；
建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，增加丁那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO₂的空气，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应．
建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等（三点中任意答一点即可）．．

Answer 1

分析 （1）根据题意可知，甲中的反应为NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-；乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂．根据氧化还原反应配平；
（2）饱和食盐水除去氯化氢气体；铜网用来除去氯气；碱石灰作用是吸收二氧化碳；
（3）根据碳原子守恒，计算出被处理的CN^-的物质的量，再利用200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）求出CN^-被处理的百分率；处理的百分率偏低，说明反应生成二氧化碳没有完全生成碳酸钙沉淀；根据找出的原因提出合理建议．

解答 解：（1）根据题意可知，甲中的反应为NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-，NaClO具有强氧化性，被还原为Cl^-，反应离子方程式为CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂，反应离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，饱和食盐水能够除去氯化氢杂质；铜网能够和氯气反应从而除去氯气杂质；避免空气中的二氧化碳进入戊装置造成测定数据的干扰，用碱石灰吸收二氧化碳，
故答案为：除去HCl气体；去除Cl₂；防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度；
（3）200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物质的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根据碳原子守恒，最多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水过量，生成的碳酸钙的物质的量是：0.0082mol，反应的CN^-的物质的量是0.0082mol，CN^-被处理的百分率是：$\frac{0.0082mol}{0.01mol}$×100%=82%；
该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低，可能的原因有：①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO₂、②CO₂产生丁速度较快未与戊中丁澄清石灰水充分反应、③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全等；
能提高准确度的建议有：建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，增加丁那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO₂的空气，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应．建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等，
故答案为：82%；①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO₂，②CO₂产生丁速度较快未与戊中丁澄清石灰水充分反应，③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全（三点中任意答两点即可）；
建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；
建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，增加丁那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO₂的空气，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应．
建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等（三点中任意答一点即可）．

点评 本题考查了电镀后的废水中CN^-离子的含量测定，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．