Question

4．天津“8.12“爆炸中扩散的CN^-造成部分水体污染．某小组欲检测污水中CN^-的浓度并模拟电化学法除去CN^-．
探究I  检测CN-浓度
资料：碱性条件下发生离子反应：2CN^-+5H₂0₂+90H^-═2CO₃^2-+N₂+6H₂0
实验装置如图1（其中加热、夹持装置省略）．（不考虑污水中其它离子反应）

（1）加入药品之前的操作是检查装置气密性；C中试剂是浓H₂S0₄
（2）实验步骤如下：

步骤1	关闭K1，打开K2，滴入足量H2O2溶液，对B加热．充分反应后，停止加热
步骤2	关闭K2，用注射器穿过B装置的胶塞注入 稀H2S04溶液
步骤3	打开K1，通入N2

（3）计算CN^-的浓度，需称得的质量是反应前后D装置的质量．
（4）为了使检测更加准确，上述（2）中操作要特别注意一些事项．请写出至少一条加稀H₂S0₄时要缓慢注入（要缓慢通人N₂或给B加热时温度不能过高或加入稀H₂SO₄，要足量）．
探究Ⅱ电化学法处理CN-的影响因素由如图2装置模拟电化学法实验，有关结果如表．

实验序号	电极（X）	NaCl溶液浓度 （mol/L）	甲中石墨表面通入气体	电流计读数 （A）
（1）	Fe	0.1	空气	I
（2）	Al	0.1	空气	1.5I
（3）	Fe	0.1	O2	2I
（4）	Al	0.5	空气	1.6I

（5）根据表格信息分析．
①X电极名称：负极；
②实验（1）中X换成Zn，则电流计读数的范围为I～1.5I
③若乙装置中阳极产生无毒无害物质，其电极方程式为2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O；该实验说明电化学法处理CN-，影响处理速率的因素有负极的金属材料和甲中电解质的浓度（至少两条）．

Answer 1

分析 本实验是利用在碱性条件下双氧水将CN^-氧化成碳酸根离子，再用稀硫酸与碳酸根反应生成二氧化碳，用碱石灰吸收生成的二氧化碳，根据装有碱石灰的干燥管的质量的变化确定二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可计算出的物质的量，进而确定浓度，在实验过程中为准确测量二氧化碳的质量，要排除空气中的二氧化碳的干扰，以及要把装置产生的二氧化碳让碱石灰充分吸收，所以要在装置里通入氮气，
（1）由于该实验是有气体参与反应的，所以实验开始前要检查装置气密性；从B装置中出来的气体中有水蒸气，能被碱石灰吸收，会对实验结果产生影响，所以气体要干燥；
（2）在加过双氧后，要关闭K₂，再向B中加足量的稀硫酸，与碳酸根离子反应；
（3）根据分析可知，计算CN^-的浓度，需称得的质量是反应前后D装置的质量；
（4）为了使二氧化碳能充分被碱石灰吸收，加稀H₂S0₄时要缓慢注入（要缓慢通人N₂或给B加热时温度不能过高或加入稀H₂SO₄，要足量）；
（5）①根据原电池原理，活泼金属做原电池的负极；
②锌的活泼性介于铝和铁之间，根据表中数据可知，金属越活泼，电流计的值越大，据此答题；
③乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，通过比较负极的金属材料和甲中电解质的浓度进行分析答题；

解答 解：本实验是利用在碱性条件下双氧水将CN^-氧化成碳酸根离子，再用稀硫酸与碳酸根反应生成二氧化碳，用碱石灰吸收生成的二氧化碳，根据装有碱石灰的干燥管的质量的变化确定二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可计算出的物质的量，进而确定浓度，在实验过程中为准确测量二氧化碳的质量，要排除空气中的二氧化碳的干扰，以及要把装置产生的二氧化碳让碱石灰充分吸收，所以要在装置里通入氮气，
（1）由于该实验是有气体参与反应的，所以实验开始前要检查装置气密性，从B装置中出来的气体中有水蒸气，能被碱石灰吸收，会对实验结果产生影响，所以气体要干燥，所以C中试剂是浓H₂S0₄，
故答案为：检查装置气密性；浓H₂S0₄；
（2）在加过双氧后，要关闭K₂，再向B中加足量的稀硫酸，与碳酸根离子反应，
故答案为：关闭K₂；稀H₂S0₄；
（3）根据分析可知，计算CN^-的浓度，需称得的质量是反应前后D装置的质量，
故答案为：反应前后D装置的质量；
（4）为了使二氧化碳能充分被碱石灰吸收，加稀H₂S0₄时要缓慢注入（要缓慢通人N₂或给B加热时温度不能过高或加入稀H₂SO₄，要足量），
故答案为：加稀H₂S0₄时要缓慢注入（要缓慢通人N₂或给B加热时温度不能过高或加入稀H₂SO₄，要足量）；
（5）①根据原电池原理，活泼金属做原电池的负极，
故答案为：负极；
②锌的活泼性介于铝和铁之间，根据表中数据可知，金属越活泼，电流计的值越大，所以电流计读数的范围为I～1.5I，
故答案为：I～1.5I；
③乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O，通过比较表中的数据可知，影响处理速率的因素有负极的金属材料和甲中电解质的浓度，
故答案为：2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂+6H₂O；负极的金属材料和甲中电解质的浓度．

点评 本题考查了检测污水中CN^-的浓度并模拟电化学法除去CN^-，侧重于学生的分析、计算能力的考查，学生要清楚在研究一个变量引起速率变化的时候，其它的量应该相同，另还要学会以用对比实验，来得出结论，有一定的难度．