Question

未来生活中金属钛的运用会越来越广泛，例如可用TiO₂作催化剂，用NaClO将CN^-（毒性很强）氧化成CNO^-，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂．环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN^-被处理的百分率．
环保工作人员设计以下操作步骤：







Ⅰ．将浓缩后含CN^-的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的浓度为0.05mol/L）倒入A中，塞上橡皮塞．
Ⅱ．一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入B中，关闭活塞．请回答下列问题：
（1）装置B、C、D、E、F中有错误的是

 

（填字母），装置错误经改正后请简答（2）～（4）题．
（2）B中生成的气体除N₂、H₂O和CO₂外，还有副产物HCl、Cl₂．E用于除去Cl₂，C中盛装的试剂是

 

，装有碱石灰的干燥管的作用是

 

．
（3）B中反应的离子方程是

 

．
（4）F中盛有含Ca（OH）₂0.02mol的石灰水，若实验中F中共生成0.82g沉淀，则该实验中测得CN^-被处理的百分率等于

 

．该测得值与工业实际处理的百分率相比总是偏低，请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，且操作简单）：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：

分析：（1）根据实验的原理，利用该装置气体经过溶液的流向分析判断；
（2）B中生成的气体除N₂、H₂O和CO₂外，还有副产物HCl、Cl₂．E用于除去Cl₂，则C用于除去HCl，应用饱和食盐水，装有碱石灰的干燥管的作用是防止空气中的二氧化碳进入F中影响测定准确度；
（3）根据用TiO₂作催化剂，用NaClO将CN^-（毒性很强）氧化成CNO^-，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N₂和CO₂，则在A里发生NaClO将CN^-（毒性很强）氧化成CNO^-，在B中发生NaClO氧化CNO^-成N₂和CO₂，结合氧化还原反应得失电子守恒书写；
（4）根据碳原子守恒，计算出被处理的CN^-的物质的量，再利用200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）求出CN^-被处理的百分率；能提高准确度的建议有：控制CO₂的产生速度，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应，将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等方面分析．

解答： 解：（1）根据实验的原理，气体经过溶液时应长管进短管出，所以装置B、C、D、E、F中有错误的是B、F，
故答案为：B、F；
（2）B中生成的气体除N₂、H₂O和CO₂外，还有副产物HCl、Cl₂．E用于除去Cl₂，则C用于除去HCl，应用饱和食盐水，装有碱石灰的干燥管的作用是防止空气中的二氧化碳进入F中影响测定准确度，
故答案为：饱和食盐水；防止空气中的二氧化碳进入F中影响测定准确度；
（3）根据题意可知，乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂，反应离子方程式为2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，
故答案为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O；
（4）200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物质的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根据碳原子守恒，生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水过量，生成的碳酸钙的物质的量是：0.0082mol，反应的CN^-的物质的量是0.0082mol，CN^-被处理的百分率是：

0.0082mol

0.01mol

×100%=82%；
能提高准确度的建议有：建议一：不将A中溶液一次全部加入B中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；
建议二：B中瓶塞改为三孔塞，增加的那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO₂的空气，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应．
建议三：将F中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后F中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等，
故答案为：82%；建议一：不将A中溶液一次全部加入B中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；
建议二：B中瓶塞改为三孔塞，增加的那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO₂的空气，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应；
建议三：将F中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后F中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等．

点评：本题考查了电镀后的废水中CN^-离子的含量测定，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．