Question

電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝，由于排放的廢水中含有的劇毒CN^－離子，而逐漸被無氰電鍍工藝替代。處理有氰電鍍的廢水時，可在催化劑TiO₂作用下，先用NaClO將CN^－離子氧化成CNO^－，再在酸性條件下繼續被NaClO氧化成N₂和CO₂。環保工作人員在密閉系統中用下圖裝置進行實驗，以證明處理方法的有效性，并測定CN^－被處理的百分率。將濃縮后含CN^－離子的污水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^－的濃度為0．05mol·L^－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時間后，打開橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，關閉活塞。

回答下列問題：
⑴乙中反應的離子方程式為                                    ；
⑵乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等，上述實驗是通過測定二氧化碳的量來確定對CN^－的處理效果。則丙中加入的除雜試劑是    （填字母）
a．飽和食鹽水   b．飽和NaHCO₃溶液  c．濃NaOH溶液   d．濃硫酸
⑶丁在實驗中的作用是           ；裝有堿石灰的干燥管的作用是                               ；
⑷戊中盛有含Ca(OH)₂0．02mol的石灰水，若實驗中戊中共生成0．82 g沉淀，則該實驗中測得CN^－被處理的百分率等于      ；請說明該測得值與實際處理的百分率相比偏高還是偏低     ？簡要說明可能的原因                ；
⑸請提出一個能提高準確度的建議（要有可操作性，不宜使操作變得過于復雜）                                                               。

Answer 1

（1）2CNO^－+2H⁺+3ClO^－=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^－+H₂O（１分）

20081226

（2）a （1分）（3）去除Cl₂（1分）防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度 （１分）

（4） 82% （２分）  偏低（１分）裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂ ，CO₂產生的速度較快未與戊中的澄清石灰水充分反應 （１分）
（5）建議一、不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產生速度；建議二、乙中瓶塞改為三孔塞，增加的那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多的與Ca(OH)₂反應。建議三、將戊中澄清石灰水改為濃度較大的NaOH溶液，反應結束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量。等等(三點中答任意一點即可，2分)

試題分析：根據題給信息知，處理有氰電鍍的廢水時發生的反應為：CN^－+ClO^－=CNO^－+Cl^-；2CNO^－+2H⁺+3ClO^－=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^－+H₂O；實驗的目的是通過測定反應生成二氧化碳的量來確定對CN^－的處理效果，必須除去CO₂中的HCl和Cl₂等，還要防止空氣中的二氧化碳進入裝置，以提高二氧化碳測定的準確性，可用飽和食鹽水來除氯化氫，用灼熱的銅來除氯氣，最后可用堿石灰防止空氣中的二氧化碳進入裝置；⑴乙中反應的離子方程式為2CNO^－+2H⁺+3ClO^－=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^－+H₂O；⑵a．飽和食鹽水可以除去混合氣中氯化氫，正確； b．飽和NaHCO₃溶液雖能除去氯化氫但會產生二氧化碳，錯誤； c．濃NaOH溶液會吸收二氧化碳，錯誤； d．濃硫酸不能吸收氯化氫，錯誤；選a.。⑶丁在實驗中的作用是去除Cl₂；裝有堿石灰的干燥管的作用是防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度；（4）根據題給反應的關系式：CN^－——CaCO₃,則被處理的CN^－的物質的量等于CaCO₃的物質的量，為0.0082mol,原混合液中CN^－的物質的量為：0.2L×0．05mol·L^－1=0.001mol，該實驗中測得CN^－被處理的百分率等于82%；該測得值與實際處理的百分率相比偏低，原因是裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂ ，CO₂產生的速度較快未與戊中的澄清石灰水充分反應；⑸能提高準確度的建議見答案。^－含量的測定為載體，考查離子方程式的書寫、物質的分離提純及實驗方案的設計與評價。