Question

[化学一化学与技术模块]某电镀铜厂有两种废水需要处理，一种废水中含有CN^-离子，另一种废水中含有Cr2O72-离子．该厂拟定如下图所示的废水处理流程．

回答以下问题：
（1）上述处理废水的流程中主要使用的方法是

 

（2）②中使用的NaClO溶液呈碱性，用离子方程式解释原因

 

（3）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为

 

（4）③中反应时，每0.4mol Cr2O72-转移2.4mol的电子，该反应的离子方程式为．

 

（5）取少量待检水样于试管中，先加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，继续加入NaOH溶液，直到不再产生蓝色沉淀为止，再加入Na₂S溶液，有黑色沉淀生成，且蓝色沉淀逐渐减少．请解释其原因．

 

（6）工业制烧碱的一种方法是先制得纯碱，而我国著名化学家侯德榜为此做出了巨大贡献，其原理为（用化学方程式表示），简述先通足量氨气后通入CO₂的理由．

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）由转化图及图中的物质可知，NaClO、Cr₂O₇^2-离子都具有氧化性，则实现离子的转化是利用氧化还原反应实现的；
（2）利用盐的水解来分析盐溶液显碱性的原因；
（3）CN^-离子具有还原性、NaClO具有氧化性，利用氧化还原来分析，并注意无气体生成来判断生成物；
（4）利用每0.4molCr₂O₇^2-转移2.4mol的电子来计算被还原后Cr元素的化合价，再书写离子方程式；
（5）根据铜离子与氢氧根离子反应生成沉淀及沉淀的转化来分析；
（6）氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小．

解答： 解：含有CN^-离子的废水中加入次氯酸钠溶液会发生氧化还原反应：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，得到含有CNO^-、Cl^-的溶液，含有Cr₂O₇^2-的废水中加入还原剂硫代硫酸钠，会发生氧化还原反应：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O，继续处理得到待检水样．
（1）由图可知，将废水中的离子实现上述转化时，利用了氧化还原反应，则主要使用的方法为氧化还原法，故答案为：氧化还原法；
（2）NaClO溶液呈碱性，是因次氯酸根离子水解生成氢氧根离子导致的，则离子反应为ClO^-+H₂OHClO+OH^-，故答案为：ClO^-+H₂OHClO+OH^-；  
（3）碱性条件下，CN^-离子与NaClO发生氧化还原反应，无气体放出，则生成CNO^-、Cl^-离子，离子反应为CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，故答案为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（4）每0.4molCr₂O₇^2-转移2.4mol的电子，设还原后Cr元素的化合价为x，则0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，则离子反应为3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O，
故答案为：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
（5）因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，CuS比Cu（OH）₂更难溶，则加入Na₂S溶液能发生沉淀的转化，故答案为：待检水样中还有Cu²⁺，加碱发生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更难溶，则发生Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．
（6）侯氏制碱法：向饱和的氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳，可以得到溶解度较小的碳酸氢钠，加热碳酸氢钠可得到碳酸钠，NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂；由于二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，否则就不能生成大量HCO₃^-．
故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂；只有先通入足量氨气使溶液呈碱性后才能吸收大量CO₂，否则就不能生成大量HCO₃^-．

点评：本题考查利用氧化还原反应来实现废水的转化，注重了化学与实际生产的联系，学生应学会利用物质的性质、元素的化合价、电子守恒等来解答．