Question

17．2015年8月15日，天津港发生爆炸，现场发现有氰化钠（NaCN），NaCN易溶于水，有剧毒，易造成水污染．氰化钠遇水或酸均会产生HCN，挥发到空气中更容易对人体造成伤害，在现场处置中，有一条措施是组织当地企业喷洒双氧水，HCN与双氧水反应产生两种无毒气体．请回答下列问题：

（1）写出NaCN的电子式
（2）写出氰化氢与双氧水反应的化学方程式2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O
（3）利用下图所示装置进行含氰废水处理百分率的测定实验．将CN^-的浓度为0.2000mol/L的含氰废水100mL与100mL NaClO溶液（过量）置于装置②三颈烧瓶中充分反应，打开分液漏斗活塞，滴入l00mL稀H₂SO₄，关闭活塞．反应结束后，打开弹簧夹，鼓入空气一段时间，关闭弹簧夹．已知装置②中发生的主要反应依次为：
CN^-+C1O^-═CNO^-+C1^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
①鼓入空气的目的是使装置中残留的二氧化碳全部进入装置⑤完全吸收；
②实验中观察到三颈烧瓶上方有黄绿色气体，则装置③的现象是溶液变为褐色
③装置⑥的作用是排除空气中二氧化碳对实验的干扰
④为了计算该实验装置②中含氰废水被处理的百分率，实验中需要测定装置装置⑤ 反应前后的质量（从装置①到⑥中选择，填装置序号）．若已知该装置反应前后质量变化为0.8g，则实验中测得CN^-被处理的百分率为90.9%
（4）处理含氰废水还可用石墨作阳极，铁板作阴极，在碱性废水中加入氯化钠进行电解，当氯化钠投加量较少时，则以氯化钠为导电介质，主要依靠阳极的氧化作用，使CN^-在阳极上放电，当氯化钠投加量较多时，则利用Cl^-在阳极上放电的产物将CN^-氧化，以达到治理的作用．请用离子方程式表示氯化钠较多时阳极区的反应2Cl^--2e^-=Cl₂↑，5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O．

Answer 1

分析 处理含氰废水，并测定含氰废水的处理百分率实验的原理是：利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通过测定⑤的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率．根据装置中试剂的性质推测装置的位置；装置①吸收空气中二氧化碳，排除空气中的二氧化碳对实验的干扰，装置②产生二氧化碳，装置③的作用是吸收装置②中可能产生的Cl₂，防止对装置⑤实验数据的测定产生干扰，装置④对产生的二氧化碳进行干燥，根据关系式计算含氰废水处理百分率，装置⑥的作用是排除空气中二氧化碳对实验的干扰，排除空气中二氧化碳对实验的干扰．
（1）NaCN属于离子化合物，钠离子直接用离子符号表示，阴离子需要标出所带电荷及最外层电子；
（2）氰化氢与双氧水反应生成两种无毒气体为氮气和二氧化碳，依据原子守恒书写化学方程式；
（3）①反应结束后，缓缓通入空气，可将生成的二氧化碳全部被吸收；
②实验中观察到三颈烧瓶上方有黄绿色气体，说明生成了氯气，则装置③的现象是氯气氧化碘离子生成碘单质，溶液变为褐色；
③实验中应排除空气中二氧化碳的干扰；
④实验的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，
通过测定碱石灰的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率，；
（4）用石墨作阳极，铁板作阴极，在碱性废水中加入氯化钠进行电解，当氯化钠投加量较少时，则以氯化钠为导电介质，主要依靠阳极的氧化作用，使CN^-在阳极上放电，当氯化钠投加量较多时，则利用Cl^-在阳极上放电的产物将CN^-氧化，氯化钠较多时阳极区发生的电极反应为氯离子失电子生成氯气，氯气在碱溶液中将CN^-氧化生成碳酸盐和氮气，氯气被还原为氯离子，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式．

解答 解：（1）NaCN为离子化合物，电子式为，故答案为：；
（2）氰化氢与双氧水反应生成两种无毒气体为氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为：2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O，
故答案为：2HCN+5H₂O₂=N₂+2CO₂+6H₂O；
（3）①反应后装置中残留二氧化碳，应继续通过将净化的空气，将装置内的残留的二氧化碳全部进入装置⑤，以减少实验误差，
故答案为：使装置中残留的二氧化碳全部进入装置⑤完全吸收；
②实验中观察到三颈烧瓶上方有黄绿色气体，说明生成了氯气，则装置③的现象是氯气氧化碘离子生成碘单质，Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘单质溶于水溶液变为褐色，
故答案为：溶液变为褐色；
③实验中应排除空气中二氧化碳的干扰，防止对装置⑤实验数据的测定产生干扰，装置①和⑥的作用是排除空气中二氧化碳对实验的干扰，
故答案为：防止空气中的CO₂和H₂O进入装置⑤，产生误差；
④实验的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通过测定装置⑤的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率，若已知该装置反应前后质量变化为0.8g，物质的量=$\frac{0.8g}{44g/mol}$=$\frac{0.2}{11}$mol，将CN^-的浓度为0.2000mol/L的含氰废水100mL与100mL NaClO溶液（过量）置于装置②三颈烧瓶中充分反应，CN^-物质的量=0.2000mol/L×0.100L=0.02mol，
CN^-～CNO～CO₂
实验中测得CN^-被处理的百分率=$\frac{\frac{0.2}{11}}{0.02}$×100%=90.9%，
故答案为：装置⑤；90.9%；
（4）用石墨作阳极，铁板作阴极，在碱性废水中加入氯化钠进行电解，当氯化钠投加量较少时，则以氯化钠为导电介质，主要依靠阳极的氧化作用，使CN^-在阳极上放电，当氯化钠投加量较多时，则利用Cl^-在阳极上放电的产物将CN^-氧化，氯化钠较多时阳极区发生的电极反应为氯离子失电子生成氯气，氯气在碱溶液中将CN^-氧化生成碳酸盐和氮气，氯气被还原为氯离子，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，结合电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式为：5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，5Cl₂+2CN^-+12OH^-=2CO₃^2-+N₂↑+10Cl^-+6H₂O．

点评 本题综合考查物质含量的测定的实验设计，以氯气的性质为载体考查化学实验设计和评价问题，题目难度中等，注意把握实验原理和实验方法．