Question

15．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Cr₂O₇^2-离子．该厂拟定如图所示的废水处理流程．

回答以下问题：
（1）步骤②发生反应的离子方程式可表示如下：
aCN^-+bClO^-+2cOH^-═dCNO^-+eN₂↑+fCO₃^2-+bCl^-+cH₂O
上述离子方程式可能的配平系数有多组，请回答：
①方程式中e：f的值为B（填选项标号）．
A．1    B．$\frac{1}{2}$  C．2  D．不能确定
②若d=e=1，则b=6．
③若反应中转移0.6mol电子，则生成的气体在标况下的体积是1.12L．
（2）步骤③中反应时，每0.4molCr₂O₇^2-转移2.4mol的电子，该反应的离子方程式为：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O
（3）查阅资料知含氰化物的废水破坏性处理方法是：
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^-，CNO^-在酸性条件下继续与NaClO反应生成N₂、CO₂、Cl₂等．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）进行实验．
①写出CNO^-在酸性条件下被NaClO氧化的离子方程式：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O
②若结果测得CO₂的质量为1.408g，则该实验中测得CN^-被处理的百分率为80%．

Answer 1

分析 （1）①由CN^-离子中碳与氮原子之比为1：1，而碳氮转化为CNO^-和N₂以及CO₃^2-，因为CNO^-离子碳氮之比为1：1，所以N₂和CO₃^2-两微粒之比为1：2；
②若d=e=1，根据碳与氮原子之比为1：1，f=2，根据得失电子守恒解答；
③每生成1mol氮气转移12mol电子，据此求解转移0.6mol电子生成的气体体积；
（2）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；
（3）①根据题意可知，酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂，根据氧化还原反应配平；
②干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒可知被处理的CN^-的物质的量为n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物质的量为0.2L×0.2mol/L=0.04mol，据此计算．

解答 解：（1）①由CN^-离子中碳与氮原子之比为1：1，而碳氮转化为CNO^-和N₂以及CO₃^2-，以因为CNO^-离子碳氮之比为1：1，所以N₂和CO₃^2-两微粒之比为1：2，所以e：f=1：2，
故答案为：B；
②反应aCN^-+bClO^-+2cOH^-=dCNO^-+eN₂↑+fCO₃^2-+bCl^-+cH₂O，若d=e=1，根据碳与氮原子之比为1：1，则f=2，由碳元素化合价升高1×2+2×2=6，氮元素化合价升高2×3=6，氯元素化合价降低为6，根据得失电子守恒得到b×2=12，b=6，故答案为：6；
③每生成1mol氮气转移12mol电子，若反应中转移0.6mol电子，则生成0.05mol氮气，则生成的气体在标况下的体积是V=n×V_m=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12L；
（2）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；
（3）①根据题意可知，酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂，反应离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
②干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为二氧化碳的质量，物质的量为$\frac{1.408g}{44g/mol}$=0.032mol，根据碳元素守恒可知被处理的CN^-的物质的量为n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物质的量为0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以该实验中测得CN^-被处理的百分率为$\frac{0.032mol}{0.04mol}$×100%=80%，
故答案为：80%．

点评 本题是一道注重了化学与实际生产的联系的综合知识题，考查利用氧化还原反应来实现废水的转化，涉及实验操作，氧化还原反应等，明确该反应中的生成物是解本题关键，结合原子守恒、转移电子守恒来分析解答，题目难度中等．