Question

某工業廢水中含有CN^-和Cr₂O等離子，需經污水處理達標后才能排放，污水處理廠擬用下列流程進行處理：

回答下列問題：
（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-的離子方程式為________________。
（2）步驟③的反應為S₂O₃^2－＋Cr₂O₇^2－＋H^＋SO₄^2－＋Cr^3＋＋H₂O（未配平），則每消耗0.4mol Cr₂O₇^2－轉移__________mol e^-。
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是____________________。
（4）在25℃下，將amol/L的NaCN溶液與0.01mol/L的鹽酸等體積混合，反應后測得溶液pH＝7，則a________0.01（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代數式表示HCN的電離常數Ka＝_________________。
（5）取工業廢水水樣于試管中，加入NaOH溶液觀察到有藍色沉淀生成，繼續加至不再產生藍色沉淀為止，再向溶液中加入足量Na₂S溶液，藍色沉淀轉化成黑色沉淀。該過程中反應的離子方程是________。

Answer 1

（1）CN^－＋ClO^－＝CNO^－＋Cl^－（2分）     （2） 2.4（2分）
（3）調節廢水pH，使其轉化成Cr(OH)₃沉淀除去（2分，其它合理答案均給分）
（4）＞（2分）      (100a－1)×10^－7 mol·L^－1（2分，單位不寫也給分）
（5）Cu^2＋＋2OH^－＝Cu(OH)₂↓（2分），
Cu(OH)₂(s)＋S^2－(aq)＝CuS(s)＋2OH^－(aq)（2分，不注明狀態也給分）

試題分析：（1）步驟②中，CN^－被ClO^－氧化為CNO^－，因為是在堿性環境中，所以ClO^－只能被還原為Cl^－，因此反應的離子方程式為CN^－＋ClO^－＝CNO^－＋Cl^－。
（2）根據方程式可知，在反應中Cr元素的化合價從＋6價降低到＋3價，得到3個電子，所以0.4 mol Cr₂O₇^2-轉化為Cr^3＋時轉移電子的物質的量＝0.4mol×（6－3）×2＝2.4mol。
（3）熟石灰是強堿，溶于水顯堿性，所以含Cr³⁺廢水中加入熟石灰進一步處理的目的是調節廢水pH，使其轉化成Cr(OH)₃沉淀除去。
（4）NaCN與鹽酸反應生成HCN和氯化鈉，反應后測得溶液pH＝7，這說明NaCN過量，因此a＞mol/L。根據電荷守恒c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(Cl^－)＋c(CN^－)和物料守恒c(Na^＋)＝c(CN^－)＋c(HCN)可知，c(HCN)＝c(Cl^－)＝0.005mol/L，c(CN^－)＝0.5amol/L－0.005mol/L，所以該溫度下HCN的電離常數Ka＝＝＝(100a－1)×10^－7 mol·L^－1。
（5）藍色沉淀為Cu(OH)₂，CuS(s)比Cu(OH)₂(s)更難溶，發生了沉淀的轉化，所以反應的化學方程式為Cu^2＋＋2OH^－＝Cu(OH)₂↓、Cu(OH)₂(s)＋S^2－(aq)＝CuS(s)＋2OH^－(aq)。