Question

1．工业上可用微生物处理含KCN的废水．第一步是微生物在氧气充足的条件下，将KCN转化成KHCO₃和NH₃（最佳pH：6.7～7.2）；第二步是把氨转化为硝酸：NH₃+2O₂  $\stackrel{微生物}{→}$HNO₃+H₂O
请完成下列填空：
（1）写出第一步反应的化学反应方程式2KCN+O₂+4H₂O$\stackrel{微生物}{→}$2KHCO₃+2NH₃，第二步反应的还原产物是HNO₃、H₂O （填写化学式）．
（2）在KCN中，属于短周期且原子半径最大的元素是C，氮原子最外层电子的运动状态有5种．水的电子式是．
（3）比较碳和氮元素非金属性强弱，化学反应方程式为NaHCO₃+HNO₃=NaNO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）室握下，0．lmol/LK₂CO₃、KCN、KHCO₃溶液均呈碱性且pH依次减小，在含等物质的量的KCN、KHCO₃混合溶液中，阴离子（除OH^-）浓度由大到小的顺序是c（HCO₃^-）＞c（CN^-）＞c（CO₃^2-）．
（5）工业上还常用氯氧化法处凡含KCN的废水：KCN+2KOH+Cl₂═KOCN+2KCl+H₂O，2KOCN+4KOH+3Cl₂→N₂+6KCl+2CO₂+2H₂O．两扮相比，微生物处理法的优点与缺点是（各写一条）．
优点：不存在液氯泄漏；缺点：微生物适应性差．

Answer 1

分析 （1）据题意分析KCN和O₂和H₂O反应生成KHCO₃和NH₃；在氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，氧化剂对应的产物是还原产物；
（2）短周期元素为元素周期表中前三个周期，故KCN中短周期元素为C和N，C和N位于元素周期表同一周期，越往左半径越小；不同的电子具有不同的能量，故有不同的运动状态进行分析；水是由O-H键构成的共价化合物，分子式为H₂O，据此分析；
（3）据在元素周期表中越往右越往上非金属性越强分析，注意书写时满足元素守恒和原子守恒；
（4）等物质的量浓度K₂CO₃、KCN、KHCO₃溶液中，溶液均呈碱性且pH依次减小，故CO₃^2-的水解程度大于CN^-大于HCO₃^-水解程度，据此进行分析；
（5）据题目给的方程式分析优缺点．

解答 解：（1）由题意分析得，KCN和O₂和H₂O反应生成KHCO₃和NH₃，故方程式为2KCN+O₂+4H₂O$\stackrel{微生物}{→}$2KHCO₃+2NH₃；该反应中O元素化合价由0价变为-2价，所以O₂ 是氧化剂，得到的-2价的HNO₃和H₂O是还原产物，
故答案为：2KCN+O₂+4H₂O$\stackrel{微生物}{→}$2KHCO₃+2NH₃；HNO₃、H₂O；
（2）短周期元素为元素周期表中前三个周期，故KCN中短周期元素为C和N，C和N位于元素周期表同一周期，越往左半径越小，且C在N的右边，故C的半径大；不同的电子具有不同的能量，故有不同的运动状态，最外层的电子排布式是2S²2P³，故最外层电子的运动状态有5种；水是由O-H键构成的共价化合物，分子式为H₂O，故水的电子式是；
故答案为：C；5；；
（3）在元素周期表中越往右越往上非金属性越强，N在C的右边，故N的非金属性强，氧化性的制氧化性弱的，故符合的方程式为NaHCO₃+HNO₃=NaNO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案为：NaHCO₃+HNO₃=NaNO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）等物质的量浓度K₂CO₃、KCN、KHCO₃溶液中，溶液均呈碱性且pH依次减小，故CO₃^2-的水解程度大于CN^-大于HCO₃^-水解程度，故溶液中阴离子浓度c（HCO₃^-）＞c（CN^-）＞c（CO₃^2-），
故答案为：c（HCO₃^-）＞c（CN^-）＞c（CO₃^2-）；
（5）由题意得，微生物处理法的优点与缺点是，优点：不存在液氯泄漏等；缺点：微生物适应性差等，
故答案为：不存在液氯泄漏；微生物适应性差．

点评 本题考查化学方程式的书写，氧化还原反应中还原产物的判断，原子半径的比较，强碱弱酸盐由于发生水解，离子浓度的比较，本题难度中等．