Question

12．电镀工业中往往产生大量的有毒废水，必须经过严格处理后才可以排放．某种含A离子（阴离子）废水在排放前的处理过程如下：

已知：9.0g沉淀D在氧气中灼烧后，产生8.0g黑色固体，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生10.0g白色沉淀，最后得到的混合气体除去氧气后，还剩余标况下密度为1.25g•L^-1的气体E 1.12L．
（1）E的结构式N≡N
（2）沉淀D的化学式CuCN
（3）写出沉淀D在氧气中灼烧发生的化学方程式2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂
（4）滤液C中还含有微量的A离子，通过反应②，可将其转化为对环境无害的物质，试用离子方程式表示该原理2CN^-+5ClO^-+2H⁺=5C1^-+2CO₂↑+N₂↑+H₂O
（5）反应①为制得某种元素的低价X离子，试从氧化还原反应的角度分析，是否可以用Na₂SO₃溶液来代替B溶液，说明理由可以，因为Na₂SO₃有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺，并设计实验方案证明Na₂SO₃溶液是否变质取少最Na₂SO₃溶液，先加入BaCl₂溶液，再加入足量稀盐酸，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质；或取少量Na₂SO₃溶液，先加入足量稀盐酸，再加入BaCl₂溶液，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质．

Answer 1

分析 9.0g沉淀D在氧气中灼烧后，产生8.0g黑色固体，黑色固体应为CuO，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生10.0g白色沉淀，白色沉淀为CaCO₃，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，碳元素质量为0.1mol×12g/mol=1.2g，氮气的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，CuO的物质的量为$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，C、N、Cu元素总质量为1.2g+1.4g+0.1mol×64g/mol=9g，等于沉淀D的质量，故D由Cu、C、N三种元素组成，且三原子物质的量之比为0.1mol：0.1mol：0.05mol×2=1：1：1，故D的化学式为CuCN，A离子为CN^-离子、X为Cu⁺离子，B应为具有还原性的物质，CN^-离子与NaClO在酸性条件转化为对环境无害的物质，应是生成氮气、二氧化碳，还有氯化钠与水生成；Na₂SO₃具有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺离子；Na₂SO₃溶液变质为生成Na₂SO₄，可以利用氯化钡溶液检验溶液中是否含有硫酸根，注意加入盐酸排除亚硫酸根离子的影响，以此解答该题．

解答 解：9.0g沉淀D在氧气中灼烧后，产生8.0g黑色固体，黑色固体应为CuO，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生10.0g白色沉淀，白色沉淀为CaCO₃，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，碳元素质量为0.1mol×12g/mol=1.2g，氮气的物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，CuO的物质的量为$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，C、N、Cu元素总质量为1.2g+1.4g+0.1mol×64g/mol=9g，等于沉淀D的质量，故D由Cu、C、N三种元素组成，且三原子物质的量之比为0.1mol：0.1mol：0.05mol×2=1：1：1，故D的化学式为CuCN，A离子为CN^-离子、X为Cu⁺离子，B应为具有还原性的物质，
（1）E是氮气，氮气的结构式为：N≡N，故答案为：N≡N；
（2）由以上分析可知沉淀D的化学式是：CuCN，故答案为：CuCN；
（3）沉淀D在氧气中灼烧发生的化学方程式：2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂，故答案为：2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂；
（4）CN^-离子与NaClO在酸性条件转化为对环境无害的物质，应是生成氮气、二氧化碳，还有氯化钠与水生成，反应离子方程式为：2CN^-+5ClO^-+2H⁺=5Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+H₂O，
故答案为：2CN ^-+5ClO^-+2H⁺=5C1^-+2CO₂↑+N₂↑+H₂O；
（5）Na₂SO₃具有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺离子，可以用Na₂SO₃溶液来代替B溶液；
Na₂SO₃溶液变质为生成Na₂SO₄，检验Na₂SO₃溶液是否变质的方法为：取少最Na₂SO₃溶液，先加入BaCl₂溶液，再加入足量稀盐酸，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质；或取少量Na₂SO₃溶液，先加入足量稀盐酸，再加入BaCl₂溶液，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质，
故答案为：可以，因为Na₂SO₃有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺；
取少最Na₂SO₃溶液，先加入BaCl₂溶液，再加入足量稀盐酸，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质；或取少量Na₂SO₃溶液，先加入足量稀盐酸，再加入BaCl₂溶液，观察有无沉淀．若有，说明Na₂SO₃溶液己变质．

点评 本题考查无机物推断、物质的分离、提纯等知识，侧重于学生的分析、实验能力的考查，推断难度很大，属于猜测验证型，需要学生具备扎实的基础，难度较大．