Question

19．随着我国工业化水平的不断发展，研究空气污染、废水处理等问题成为重要课题．
（1）NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图所示：
①SCR技术中的氧化剂为NO、NO₂
②当NO₂与NO的物质的量之比为1：l时，与足量氨气在一定条件下发生反应．该反应的化学方程式为2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O．当有3mol电子发生转移时，则参与反应的NO的物质的量为0.5mol．
（2）电镀废水中常含有毒的NaCN、HCN等．NaCN水溶液显碱性的原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用离子方程式表示）；HCN的K_a=6.17×10^-10，用NaOH溶液调节含CN^-的废水至pH=9，此时废水中c（CN^-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）室温下有如下数据：草酸（H₂C₂O₄）的K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5；醋酸的K=1.75×10^-5；碳酸的K₁=4.2×10^-7，K₂=4.5×10^-11；K_sp（CaC₂O₄）=5.0×10^-9；K_sp（CaCO₃）=2.5×10^-9
①用醋酸溶液鉴别CaC₂O₄和CaCO₃两种白色固体的实验现象是一种固体溶解同时产生气泡逸出，另一种固体无现象；
②向0.6mol•L^-1的NaCO₃溶液中加入足量CaC₂O₄粉末后（忽略溶液体积变化），充分搅拌，发生反应：CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄ （s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq），静置后沉淀转化达到平衡，此时溶液中的c（C₂O₄^2-）（不考虑其他诸如水解之类副反应）为0.4 mol•L?¹．

Answer 1

分析 （1）①得电子，化合价降低的反应物是氧化剂；
②根据化合价升降总数相等、原子守恒来配平；
（2）HCN为弱酸，NaCN溶液水解溶液显显碱性；HCN的Ka=6.17×10^-10，根据其水解方程式CN^-+H₂O?HCN+OH^-，得水解平衡常数Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$计算；
（3））①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸与CaC₂O₄不反应，与CaCO₃反应有气泡逸出；
②该反应的K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，设c（CO₃^2-）转化了x，则生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），
结合K的表达式计算．

解答 解：（1）①由图甲可知SCR技术中NH₃与NO、NO₂反应产物为N₂和水，故氧化剂为NO、NO₂，故答案为：NO、NO₂；
②NH₃中氮的化合价由-3价升高到0价，一个NH₃失去3个电子，NO₂中氮的化合价由+4价降低到0价，一个NO₂得到4个电子，NO中氮的化合价由+2价降低到0价，一个NO得到2个电子，当NO₂与NO的物质的量之比为1：1时，转移电子的最小公倍数为6，结合质量守恒可知方程式为：2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O；每有1molNO反应转移电子6mol，所以有3mol电子发生转移时，生成NO0.5mol，故答案为：2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O；0.5mol；
（2）HCN为弱酸，NaCN溶液水解溶液显显碱性，水解方程式为：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，根据其水解方程式CN^-+H₂O?HCN+OH^-，pH=9，则c（OH^-）=10^-5mol/L，得水解平衡常数Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{6.17×1{0}^{-10}}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-5}c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$，则$\frac{c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=6.17×10^-1，故答案为：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；＜；
（3）①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸与CaC₂O₄不反应，与CaCO₃反应有气泡逸出；
故答案为：一种固体溶解同时产生气泡逸出，另一种固体无现象；
②K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，
设c（CO₃^2-）转化了x，则生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），
可得方程：$\frac{x}{0.6-x}$=2.0，解得x=0.4 mol•L?¹；
故答案为：0.4 mol•L?¹．

点评 本题考查了氧化还原反应中氧化剂和还原剂判断、氧化还原方程式书写、水解平衡常数计算、弱酸的性质等知识，综合性较强，难度中等．