Question

氰化物有劇毒，冶金工業(yè)會產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．某化學小組同學對含氰化物廢水處理進行研究．
I．查閱資料：含氰化物的廢水破壞性處理方法．
利用強氧化劑將氰化物氧化為無毒物質，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），CNO^-在酸性條件下繼續(xù)與NaClO反應生成N₂、CO₂、Cl₂等．
II．實驗驗證：破壞性處理CN^-的效果．
化學興趣小組的同學在密閉系統(tǒng)中用如圖裝置進行實驗，以測定CN^-被處理的百分率，實驗步驟如下：

步驟1：取一定量廢水進行加熱蒸發(fā)、濃縮．
步驟2：取濃縮后含CN^-離子的廢水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（設其中CN^-的濃度為0.2mol?L^-1）倒入甲中，塞上橡皮塞．
步驟3：

點燃酒精燈對丁裝置加熱

．
步驟4：打開甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，關閉活塞．
步驟5：打開活塞K，通一段時間N₂，關閉活塞K．
步驟6：實驗完成后測定干燥管I（含堿石灰）的質量m₂（實驗前干燥管I（含堿石灰）的質量m₁）
回答下列問題：
（1）在破壞性處理方法中，在酸性條件下NaClO和CNO^-反應的離子方程式

2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O

．
（2）完成步驟3

點燃酒精燈對丁裝置加熱

．
（3）丙裝置中的試劑是

濃硫酸

，丁裝置的目的是

除去Cl₂

．
（4）干燥管Ⅱ的作用是

防止空氣中的水和CO₂進入干燥管I中影響對CO₂的測量

．
（5）請簡要說明實驗中通入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，則該實驗中測得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反應生成N₂、CO₂和Cl₂，根據(jù)氧化還原反應配平；
（2）裝置丁的作用是加熱利用銅與氯氣反應，除去乙中反應生成的氣體中混有的氯氣，防止干燥管Ⅰ吸收氯氣，影響二氧化碳質量的測定；
（3）實驗原理為測量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質量確定對CN^-的處理，由于乙裝置中產生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質量的測定，所以進入干燥管Ⅰ的氣體應除去氯氣與水，用濃硫酸吸水，用銅網(wǎng)除去氯氣；
（4）應防止空氣中的CO₂、水蒸氣進入干燥管Ⅰ干擾實驗，影響二氧化碳質量的測定；
（5）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導致測定的二氧化碳質量偏低；
（6）干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質量，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質的量為n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物質的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，據(jù)此計算．

解答：解：（1）根據(jù)題意可知，酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂，反應離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
故答案為：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
（2）裝置丁的作用是加熱利用銅與氯氣反應，除去乙中反應生成的氣體中混有的氯氣，故乙中反應之前應先點燃酒精燈對丁裝置加熱，防止干燥管Ⅰ吸收氯氣，影響二氧化碳質量的測定；
故答案為：點燃酒精燈對丁裝置加熱；
（3）實驗原理為測量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的質量確定對CN^-的處理，由于乙裝置中產生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯氣與水都能被堿石灰吸收，影響二氧化碳質量的測定．所以進入干燥管Ⅰ的氣體應除去氯氣與水，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；除去Cl₂；
（4）干燥管Ⅰ的作用是吸收CO₂，測定生產的二氧化碳的質量，空氣中的CO₂、水蒸氣進入干燥管Ⅰ干擾實驗，干燥管Ⅱ的作用是防止空氣中的CO₂、水蒸氣進入干擾實驗；
故答案為：防止空氣中的水和CO₂進入干燥管I中影響對CO₂的測量；
（5）裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導致測定的二氧化碳質量偏低，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為二氧化碳的質量，物質的量為

1.408g

44g/mol

=0.032mol，根據(jù)碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質的量為n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物質的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以該實驗中測得CN^-被處理的百分率為

0.032mol

0.04mol

×100%=80%；
故答案為：80%．

點評：考查物質組成與含量的測定、對實驗原理與裝置理解與評價、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對知識的綜合運用，理解實驗原理是解題的關鍵，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析解決問題的能力，學習中全面把握基礎知識．