Question

【題目】對工業廢水和生活污水進行處理是防止水體污染、改善水質的主要措施。

(1)含氰廢水中的CN-有劇毒。

①CN-中N元素顯-3價，用原子結構解釋N元素顯負價的原因是_______。

②NaClO溶液可將CN-氧化成N2、HCO3-，從而消除CN-污染，反應的離子方程式為_____。

(2)含乙酸鈉和對氯酚()的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如圖所示。

①A是電池的_________極(填“正”或“負”)；

②B極的電極反應式為_______。

(3)含重金屬鉻(Ⅵ)的廢水具有較強的毒性，離子交換樹脂(ROH)法可將有毒廢水中的CrO42-和Cr2O72-吸附至樹脂上除去，原理如下：2ROH+CrO42-→R2CrO4+2OH-、2ROH+Cr2O72-→R2Cr2O7+2OH- (已知：廢水中存在如下平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O）。

控制溶液酸性可以提高樹脂對鉻(Ⅵ)的去除率，其理由是_________。

Answer 1

【答案】C原子與N原子間存在共用電子對，C和N的原子電子層數相同(同周期)，核電荷數C＜N，原子半徑C＞N，原子核對核外電子吸引能力C＜N，共用電子對偏向N，N元素顯負價 2CN-＋5ClO-＋H2O=HCO3-＋N2↑＋5Cl- 正 CH3COO-－8e-＋4H2O=2HCO3-＋9H+ 由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量樹脂去除Cr2O72-的效率高，因此控制酸性使上述平衡(2CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O)正向移動，使CrO42-轉化為Cr2O72-

【解析】

(1)①根據元素非金屬性強弱及對電子對吸引能力大小分析；

②根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒分析、書寫；

(2)①根據原電池中陽離子的移動方向確定正、負極；

②原電池中正極上得電子，發生還原反應；負極失去電子，發生氧化反應，結合B極反應物及生成物來分析解答；

(3)由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量樹脂去除Cr2O72-的效率高。

(1)①C、N都是同一周期的非金屬性元素，原子間以共用電子對，由于元素的核電荷數C＜N，所以原子半徑C＞N，原子半徑越小，吸引電子能力就越強，原子核對核外電子吸引能力C＜N，因此共用電子對偏向N，而偏離C原子，從而使N元素顯負價；

②NaClO具有強氧化性，可將CN-氧化成N2、HCO3-，ClO-被還原產生Cl-，從而消除CN-污染。根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式為：2CN-＋5ClO-＋H2O=HCO3-＋N2↑＋5Cl-；

(2)①在原電池中H+的移動方向是從負極流向正極，根據示意圖可知：H+向A電極移動，所以A電極為正極，B電極為負極；

②A是正極，B是負極，負極上CH3COO-失去電子，與溶液中的H2O結合產生HCO3-，同時得到H+，則負極B上發生的電極反應式為：CH3COO-－8e-＋4H2O=2HCO3-＋9H+；

(3)由原理可知：2ROH～CrO42-～Cr，2ROH～Cr2O72-～2Cr，等量樹脂去除Cr2O72-的效率高。由于在廢水中存在平衡：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，在其它條件不變時，增大c(H+)，使溶液的酸性增強，化學平衡正向移動，使更多的CrO42-轉化為Cr2O72-，從而提高了污水中Cr的去除率。