Question

14．氰化物有劇毒，冶金工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含氰化物的廢水，其中氰化物以CN^-等形式存在于廢水中．某化學(xué)小組同學(xué)對(duì)含氰化物廢水處理進(jìn)行研究．
Ⅰ．查閱資料：含氰化物的廢水破壞性處理方法．
利用強(qiáng)氧化劑將氰化物氧化為無(wú)毒物質(zhì)，如以TiO₂為催化劑用NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-（CN^-和CNO^-中N元素均為-3價(jià)），CNO^-在酸性條件下繼續(xù)與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂、Cl₂等．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：破壞性處理CN^-的效果．
化學(xué)興趣小組的同學(xué)在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定CN^-被處理的百分率，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：取一定量廢水進(jìn)行加熱蒸發(fā)、濃縮．
步驟2：取濃縮后含CN^-離子的廢水與過(guò)量NaClO溶液的混合液共200mL（設(shè)其中CN^-的濃度為0.2mol•L^-1）倒入甲中，塞上橡皮塞．
步驟3：點(diǎn)燃酒精燈對(duì)丁裝置加熱
步驟4：打開(kāi)甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，關(guān)閉活塞．
步驟5：打開(kāi)活塞K，通一段時(shí)間N₂，關(guān)閉活塞K．
步驟6：實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定干燥管I（含堿石灰）的質(zhì)量m₂（實(shí)驗(yàn)前干燥管I（含堿石灰）的質(zhì)量m₁）
回答下列問(wèn)題：
（1）在破壞性處理方法中，在酸性條件下NaClO和CNO^-反應(yīng)的離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═2CO₂↑+N₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，請(qǐng)標(biāo)出反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：．
（2）對(duì)丁裝置加熱放在步驟3進(jìn)行的原因是將產(chǎn)生的氯氣及時(shí)除去．
（3）丙裝置中的試劑是濃硫酸．
（4）干燥管Ⅱ的作用是防止空氣中的水和CO₂進(jìn)入干燥管I中影響對(duì)CO₂的測(cè)量．
（5）請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中通入N₂的目的是使裝置中的CO₂全部被排到干燥管I中被吸收，減少誤差．
（6）若干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g，則該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN^-被處理的百分率為80%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意可知，酸性條件下CNO^-與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂和Cl₂，根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移；
（2）裝置丁的作用是加熱利用銅與氯氣反應(yīng)，除去乙中反應(yīng)生成的氣體中混有的氯氣，防止干燥管Ⅰ吸收氯氣，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；
（3）實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN^-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣；
（4）應(yīng)防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；
（5）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低；
（6）干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質(zhì)的量為n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物質(zhì)的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，酸性條件下CNO^-與NaClO反應(yīng)生成N₂、CO₂和Cl₂，反應(yīng)離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，電子轉(zhuǎn)移標(biāo)注方向和數(shù)目為：；
故答案為：；
（2）裝置丁的作用是加熱利用銅與氯氣反應(yīng)，除去乙中反應(yīng)生成的氣體中混有的氯氣，故乙中反應(yīng)之前應(yīng)先點(diǎn)燃酒精燈對(duì)丁裝置加熱，防止干燥管Ⅰ吸收氯氣，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；
故答案為：將產(chǎn)生的氯氣及時(shí)除去；
（3）實(shí)驗(yàn)原理為測(cè)量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質(zhì)量確定對(duì)CN^-的處理，由于乙裝置中產(chǎn)生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定．所以進(jìn)入干燥管Ⅰ的氣體應(yīng)除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣，故丙裝置中的試劑是濃硫酸，丁裝置的目的是除去Cl₂；
故答案為：濃硫酸；
（4）干燥管Ⅰ的作用是吸收CO₂，測(cè)定生產(chǎn)的二氧化碳的質(zhì)量，空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干燥管Ⅰ干擾實(shí)驗(yàn)，干燥管Ⅱ的作用是防止空氣中的CO₂、水蒸氣進(jìn)入干擾實(shí)驗(yàn)；
故答案為：防止空氣中的水和CO₂進(jìn)入干燥管I中影響對(duì)CO₂的測(cè)量；
（5）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的二氧化碳質(zhì)量偏低，通入N₂使裝置中的CO₂全部被排到干燥管I中被吸收，減少誤差；
故答案為：使裝置中的CO₂全部被排到干燥管I中被吸收，減少誤差；
（6）干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為$\frac{1.408g}{44g/mol}$=0.032mol，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質(zhì)的量為n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物質(zhì)的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得CN^-被處理的百分率為$\frac{0.032mol}{0.04mol}$×100%=80%；
故答案為：80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)組成與含量的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與裝置理解與評(píng)價(jià)、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識(shí)．