Question

【題目】某環保部門處理含CN－電鍍廢水的方法如圖(CN－和CNO－中N的化合價均為－3價)：

某學習小組依據上述方法，用下圖實驗裝置進行該電鍍廢水處理的研究。

操作步驟：

ⅰ.先關閉裝置甲的開關，再將含CN－廢水與過量NaClO溶液混合，取200 mL混合液[其中c（CN-）=0.200mol/L]加入裝置甲中，塞上橡皮塞。

ⅱ.待裝置甲中充分反應后，打開開關，使溶液全部流入裝置乙中，關閉開關。

ⅲ.測定干燥管Ⅰ增加的質量。

(1)寫出裝置乙中反應的離子方程式：________________________________________。

(2)裝置丙中的試劑是_______________，裝置丁的作用是_______________________。

(3)假定上述實驗中的氣體都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重1.408 g。則CN－被處理的百分率為__________。

(4)你認為用此裝置進行實驗，與(3)對比，CN－被處理的百分率將________(填“偏高”、“偏低”、“無法確定”或“無影響”)，簡述你的理由：________________________________。

Ⅱ.防治空氣污染,燃煤脫硫很重要。目前科學家對Fe3＋溶液脫硫技術的研究已取得新成果。

(5)某學習小組為了探究“SO2與Fe3＋反應的產物”，將過量的SO2通入FeCl3溶液中后，各取10 mL反應液分別加入編號為A、B、C的試管中，并設計以下3種實驗方案：

方案①：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫紅色褪去。

方案②：B中加入KSCN溶液，溶液不變紅，再加入新制的氯水，溶液變紅。

方案③：C中加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀。

上述實驗方案中不合理的是________________。

Answer 1

【答案】 2CNO－＋6ClO－＋8H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O 濃硫酸 吸收混合氣中的Cl2 80.0% 偏高 部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(或偏低　部分CO2殘留在裝置內沒有在干燥管Ⅰ中被完全吸收　或無法確定　部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2沒有在干燥管Ⅰ中被吸收) 方案①

【解析】試題分析：本題以含CN-廢水的處理為載體，考查與氣體有關的定量測定實驗，實驗方案的評價。

（1）在裝置甲中加入含CN－的廢水與過量NaClO的混合液，根據流程，ClO-將CN-氧化成CNO-，由于NaClO過量，所以CN-被完全氧化。待裝置甲中充分反應后，打開開關，使溶液全部流入裝置乙中，根據流程，CNO-在酸性條件下繼續與過量的NaClO反應生成N2、CO2和Cl2，寫出主要的反應物和生成物為：CNO-+ClO-→CO2↑+N2↑+Cl2↑，在反應中N元素的化合價由-3價升至0價，Cl元素的化合價由+1價降至0價，根據元素化合價升降總數相等配平，2CNO-+6ClO-→2CO2↑+N2↑+3Cl2↑，結合原子守恒、電荷守恒以及溶液呈酸性，寫出離子方程式為：2CNO-+6ClO-+8H+=2CO2↑+N2↑+3Cl2↑+4H2O。

（2）根據實驗裝置圖以及步驟iii測定干燥管I增加的質量知，實驗原理為：通過測量干燥管I中吸收CO2的質量，計算CN-的處理百分率。從裝置乙導出的氣體中含CO2、N2、Cl2和H2O（g），由于Cl2、H2O（g）也能被堿石灰吸收，所以要先將Cl2和H2O（g）除去，則裝置丙中試劑是濃硫酸，吸收H2O（g）；裝置丁中銅網的作用吸收混合氣中的Cl2；干燥管I中的堿石灰吸收反應生成的CO2；干燥管II中的堿石灰吸收外界空氣中的CO2和H2O（g），防外界空氣中的CO2和H2O（g）被干燥管I中的堿石灰吸收引起實驗誤差。

（3）若干燥管Ⅰ增重1.408 g，則反應生成n（CO2）==0.032mol，根據C守恒，被處理的n（CN-）=0.032mol，CN-被處理的百分率為100%=80.0%。

（4）該空為開放性答案。若部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收，則測定的CO2質量偏高，CN-被處理的百分率偏高。若反應生成的部分CO2殘留在裝置內沒有在干燥管Ⅰ中被完全吸收，則測定的CO2質量偏低，CN-被處理的百分率偏低。若部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2殘留在裝置內沒有在干燥管Ⅰ中被吸收，CN－被處理的百分率無法確定偏高還是偏低。

（5）方案①：過量的SO2、Fe2+都能使酸性KMnO4溶液褪色，所以酸性KMnO4溶液褪色不能證明生成了Fe2+，不合理。

方案②：加入KSCN溶液，溶液不變紅，再加入新制的氯水，溶液變紅，說明反應液中存在Fe2+，說明SO2將Fe3+還原成Fe2+，合理。

方案③：加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產生白色沉淀，說明反應液中含SO42-，說明SO2被Fe3+氧化成SO42-，合理。

上述方案中不合理的是方案①。