题目内容

15．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如图装置进行实验，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-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．
（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）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%．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．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．．

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；碱石灰作用是吸收空气中二氧化碳防止装置戊吸收二氧化碳产生误差；
（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，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%；
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；
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．

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．

练习册系列答案
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15．下列有关有机化合物的结构和性质的叙述，正确的是（　　）
A．苯的硝化、乙烯使高锰酸钾酸性溶液褪色的反应都属于取代反应
B．蛋白质、淀粉、油脂等都能在人体内水解并提供能量
C．乙烯、苯、乙烷分子中的所有原子都在同一平面上
D．石油裂解的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量，石油催化裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
6．废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2，还有少量的FeCl2和炭粉，用A制备高纯MnCO3，的流程图如下．

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是Zn（填化学式）．
（2）第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉．
（3）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn2+的离子方程式为Zn2++MnS=ZnS+Mn2+．（已知：Ksp（MnS）=2.5×10-13，Ksp（ZnS）=1.6×10-24）
（4）为选择试剂X，在相同条件下，分别用5g 黑色物质M进行制备MnSO3的实验，得到数据如下表：
实验编号试剂XMnSO4/g
1锌粉2.3595
2铁粉2.7184
3硫化亚铁2.9911
430%过氧化氢3.7349
①试剂x的最佳选择是30%过氧化氢．
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑．
（5）已知：MaCO3难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）2开始沉淀时pH为7．请补充完成以下操作：
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行：请补充完成操作：（第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂：NaHCO3、乙醇）

操作1：加入NaHCO3，控制pH＜7.7；
操作2：过滤，用少量水洗涤2～3次
操作3：检测滤液，表明SO42-已除干净；
操作4：用少量无水乙醇洗涤2～3次；
操作5：低温烘干．
（6）操作1可能发生反应的离子方程式Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑．
3．工业上制备CuCl2时，是将浓盐酸用水蒸汽加热至80°C左右，慢慢加入粗制CuO粉（含杂质Fe2O3、FeO），充分搅拌，使之溶解，已知：pH≥7.6时，Fe2+以Fe（OH）2的形式开始沉淀，pH≥9.6时，Fe2+沉淀完全；pH≥4.4时，Cu2+以Cu（OH）2的形式开始沉淀，pH≥6.4时，Cu2+沉淀完全；pH≥2.7时，Fe3+以Fe（OH）3的形式开始沉淀，pH≥3.7时，Fe3+沉淀完全．
（1）为除去溶液中的Fe2+，可采用的方法是向溶液中加入足量过氧化氢，充分反应后，调节pH在3.7～4.4之间，最后过滤．
（2）工业上为除去溶液中的Fe3+，常使用NaClO，当向溶液中加入NaClO后，溶液的pH变化是一定增大．
（3）若此溶液中只含Fe3+时，要调整pH在3.7～4.4之间，此时最好向溶液中加入CuO 或Cu（OH）2或CuCO3．
（4）已知溶液中c（Cu2+）与pH的关系为lgc（Cu2+）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu2+）为1mol/L，则此溶液的pH为4.3，此时溶液中Fe3+能否沉淀完全：能（填“能”或“否”）．
10．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如图所示，其中Y所处的周期序数与族序数相等．按要求回答下列问题：
（1）写出X的原子结构示意图．
（2）列举一个事实说明W非金属性强于Z氯比硅更容易与氢气化合（或气态氢化物稳定性：HCl＞SiH4或酸性：HClO4＞H2SiO3或2HClO4+Na2SiO3═2NaClO4+H2SiO3↓）．
（3）含Y的某种盐常用作净水剂，其净水原理是Al3++3H2OAl（OH）3+3H+（用离子方程式表示）．
X
YZW
20．的同分异构体中，苯环上的一氯代物只有一种的结构有（不考虑立体异构）（　　）
A．7种B．6种C．5种D．4种
7．二甲苯的苯环上的一溴代物有六种同分异构体，它们的熔点分别如下表所示．下列叙述正确的是（　　）
二甲苯一溴代物的熔点/℃234206213204214205
对应的二甲苯的熔点/℃13-54-27-54-27-54
A．熔点为234℃的是一溴代间二甲苯B．熔点为234℃的是一溴代邻二甲苯
C．熔点为-54℃的是间二甲苯D．熔点为-27℃的是对二甲苯
4．根据下列提供的一组物质回答问题：①NH4Cl②MgCl2③H2S④Na2O2⑤MgO⑥Cl2⑦NaOH
⑧CH4⑨NH3⑩CO2
（1）仅含共价键的是③⑥⑧⑨⑩；既有离子键又有共价键的是①④⑦．（用序号表示）
（2）离子化合物是①②④⑤⑥⑦；共价化合物是③⑧⑨⑩．（用序号表示）
（3）NH4Cl的电子式：；Na2O2的电子式：，H2S的电子式：
用电子式表达MgCl2的形成过程：．
用电子式表达CO2的形成过程：．
5．卤素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是（　　）
A．卤素单质的最外层电子数都是7
B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，半径依次减小
C．卤素单质与H2化合的容易程度为F2＜Cl2＜Br2＜I2
D．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，元素的非金属性依次减弱

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