Question

14．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：含氰化物的废水破坏性处理方法．
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^-离子氧化成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：破坏性处理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^-离子的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（设其中CN^-的浓度为0.2mol•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）在破坏性处理方法中，在酸性条件下NaClO和CNO^-反应的离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═2CO₂↑+N₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，请标出反应中电子转移的方向和数目：．
（2）对丁装置加热放在步骤3进行的原因是将产生的氯气及时除去．
（3）丙装置中的试剂是浓硫酸．
（4）干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的水和CO₂进入干燥管I中影响对CO₂的测量．
（5）请简要说明实验中通入N₂的目的是使装置中的CO₂全部被排到干燥管I中被吸收，减少误差．
（6）若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN^-被处理的百分率为80%．

Answer 1

分析 （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；
（4）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；
（5）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；
（6）干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g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0.2L×0.2mol/L=0.04mol，据此计算．

解答 解：（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⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，电子转移标注方向和数目为：；
故答案为：；
（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，故乙中反应之前应先点燃酒精灯对丁装置加热，防止干燥管Ⅰ吸收氯气，影响二氧化碳质量的测定；
故答案为：将产生的氯气及时除去；
（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，丁装置的目的是除去Cl₂；
故答案为：浓硫酸；
（4）干燥管Ⅰ的作用是吸收CO₂，测定生产的二氧化碳的质量，空气中的CO₂、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验，干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的CO₂、水蒸气进入干扰实验；
故答案为：防止空气中的水和CO₂进入干燥管I中影响对CO₂的测量；
（5）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；
故答案为：使装置中的CO₂全部被排到干燥管I中被吸收，减少误差；
（6）干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为二氧化碳的质量，物质的量为$\frac{1.408g}{44g/mol}$=0.032mol，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^-的物质的量为0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以该实验中测得CN^-被处理的百分率为$\frac{0.032mol}{0.04mol}$×100%=80%；
故答案为：80%．

点评 本题考查物质组成与含量的测定、对实验原理与装置理解与评价、阅读获取信息的能力等，难度较大，是对知识的综合运用，理解实验原理是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力，学习中全面把握基础知识．