Question

5．电镀厂曾采用有氰电镀工艺，由于排放的废水中含有的剧毒CN^-离子，而逐渐被无氰电镀工艺替代．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下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并测定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^-1）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）乙中反应的离子方程式为2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，氧化产物是N₂；
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN^-的处理效果．则丙中加入的除杂试剂是a（填字母），原因是氯化氢易溶于饱和食盐水，而氯气难溶于饱和食盐水；
a．饱和食盐水   b．饱和NaHCO₃溶液  c．浓NaOH溶液   d．浓硫酸
（3）丁在实验中的作用是去除Cl₂，原理是铜与氯气反应生成氯化铜；
（4）干燥管中装有物质是碱石灰，作用是防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度；
（5）戊中盛有含Ca（OH）₂0.02mol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%，请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低偏低；
（6）请提出两个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂）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，增加的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尽可能多的与Ca（OH）₂反应，建议三、将戊中澄清石灰水改为浓度较大的NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量．

Answer 1

分析 （1）根据题意可知，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，反应中化合价升高后得到的产物为氧化产物；
（2）丙中饱和食盐水除去混合气体中的氯化氢气体；
（3）铜网用来除去氯气；
（4）碱石灰可以吸收二氧化碳，可以防止空气中的二氧化碳进入澄清石灰水反应；
（5）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；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）能提高准确度的建议有：控制CO₂的产生速度，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应，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后测沉淀质量等方面分析．

解答 解：（1）根据题意可知，乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂，反应离子方程式为2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，CNO^-中的氮元素化合价升高，发生氧化反应得到N₂，所以气氧化产物为N₂，
故答案为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O；N₂；
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，丙中饱和食盐水能够除去氯化氢杂质，因为氯化氢易溶于饱和食盐水，而氯气难溶于饱和食盐水，
故答案为：a；氯化氢易溶于饱和食盐水，而氯气难溶于饱和食盐水；
（3）丁中铜网能够和氯气反应从而除去氯气杂质，所以反应原理为铜与氯气反应生成氯化铜，
故答案为：去除Cl₂；铜与氯气反应生成氯化铜；
（4）干燥管中装有物质是为碱石灰，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：碱石灰；防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度；
（5）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，增多生成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%；
装置乙、丙、丁中可能滞留有CO₂，未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低，测得的CN^-被处理的百分率与实际值相比偏低，
故答案为：82%；偏低；
（6）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：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，增加的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尽可能多的与Ca（OH）₂反应．建议三、将戊中澄清石灰水改为浓度较大的NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量．

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．