Question

（15分）氰化物有剧毒，冶金工业会产生大量含氰化物的废水，其中氰化物以CN^—等形式存在于废水中。某化学小组同学对含氰化物废水处理进行研究。

I．查阅资料：含氰化物的废水破坏性处理方法。

利用强氧化剂将氰化物氧化为无毒物质，如以TiO₂为催化剂用NaClO将CN^－离子氧化成CNO^－（CN^－和CNO^－中N元素均为－3价），CNO^－在酸性条件下继续与NaClO反应生成N₂、CO₂、Cl₂等。

II．实验验证：破坏性处理CN^－的效果。

化学兴趣小组的同学在密闭系统中用图10装置进行实验，以测定CN^－被处理的百分率，实验步骤如下：

步骤1：取一定量废水进行加热蒸发、浓缩。

步骤2：取浓缩后含CN^－离子的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（设其中CN^－的浓度为0.2mol·L^—1）倒入甲中，塞上橡皮塞。

步骤3：                                    

步骤4：打开甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，关闭活塞。

步骤5：打开活塞K，通一段时间N₂，关闭活塞K。

步骤6：实验完成后测定干燥管I（含碱石灰）的质量m₂（实验前干燥管I（含碱石灰）的质量m₁）

回答下列问题：

（1）在破坏性处理方法中，在酸性条件下NaClO和CNO^－反应的离子方程式        。

（2）完成步骤3              。

（3）丙装置中的试剂是           ，丁装置的目的是               。

（4）干燥管Ⅱ的作用是                     。

（5）请简要说明实验中通入N₂的目的是              。

（6）若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN^－被处理的百分率为       。

 

Answer 1

【答案】

（1）2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=2CO₂↑+N₂↑+Cl₂↑+4H₂O   （2分）

（2）点燃酒精灯对丁装置加热（2分）          （3）浓硫酸；除去Cl₂（各2分）

（4）防止空气中的水和CO₂进入干燥管I中影响对CO₂的测量（2分）

（5）使装置中的CO₂全部到干燥管I中被吸收，减少误差。（2分）     （6）80%（3分）

【解析】（1）次氯酸钠具有强氧化性，能把CNO^—氧化生成氮气和CO₂，所以反应式为2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=2CO₂↑+N₂↑+Cl₂↑+4H₂O。

（2）由于需要通过加热的铜丝吸收氯气，所以应该先点燃丁处的酒精灯。

（3）因为生成的气体需要干燥，所以丙装置中应该盛放浓硫酸，干燥CO₂气体。

（4）干燥管I是吸收CO₂的，因此为了防止空气中的水和CO₂进入干燥管I中影响对CO₂的测量，需要再连接1个干燥管。

（5）由于装置中会残留部分CO₂，所以通入氮气的目的是使装置中的CO₂全部到干燥管I中被吸收，减少误差。

（6）干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则反应中生成的CO₂是，所以CNO^—的物质的量是0.032mol。CN^－的总的物质的量是0.04mol，所以根据原子守恒可知，该实验中测得CN^－被处理的百分率为80％。