Question

未来生活中金属钛的运用越来越广泛，如可在催化剂TiO₂作用下，先用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。

将浓缩后含CN^－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^－的浓度为0.05mol·L^－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：

（1）乙中反应的离子方程式为__________________________________。

（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN^－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是______（填字母）。

a．饱和食盐水   b．饱和NaHCO₃溶液  c．浓NaOH溶液   d．浓硫酸

（3）丁在实验中的作用是____________________________ ，装有碱石灰的干燥管的作用是____________________________。

（4）戊中盛有含Ca(OH)₂0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN^－被处理的百分率等于________，请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低_________？简要说明可能的原因________________________________________________________。

（5）请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂）         

_________________________________________________________________________

 

Answer 1

【答案】

（1）CN^－+ClO^－=CNO^－+Cl^－　  2CNO^－+2H⁺ +3ClO^－=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^－+H₂O

（2）a   

（3）去除Cl₂     防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度

（4）82%  ①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO₂；②CO₂产生的速度较快未与戊中的澄清石灰水充分反应 ；③Cl₂、HCl在丙、丁中未吸收完全。(三点中任意答两点即可，每答对一点给1分，共2分)

（5）建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO₂的产生速度；

建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，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尽可能多的与Ca(OH)₂反应。

建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大的NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量。等等(三点中任意答一点即可)

【解析】

试题分析：（1）CN^-与ClO^-生成CNO^-和Cl^-。CNO^-与ClO^-酸性条件下生成N₂、CO₂、Cl^-和H₂O。

（2）除氯化氢气体不能用饱和碳酸氢钠溶液，因氯化氢与碳酸氢钠生成二氧化碳气体，增加了二氧化碳的量；不能用氢氧化钠溶液，因氢氧化钠溶液也能吸收二氧化碳气体；浓硫酸不能吸收氯化氢气体。a正确。

（3）灼热的铜网可除去氯气。澄清石灰水吸收二氧化碳气体，碱石灰吸收空气中的二氧化碳气体。

（4）由CN^-~CNO^-~CO₂~CaCO₃得n(CN^-)=0.0082mol，混合溶液中CN^-为0.01mol，所以CN^-处理百分率为0.82。结果偏低的原因可能是二氧化碳气体残留在系统中没有完全反应、二氧化碳气体产生速率快，来不及与澄清石灰水完全反应、澄清石灰水与氯化氢或氯气发生了反应等。

（5）建议一：将甲中溶液缓慢滴加入乙中，控制二氧化碳气体产生的速率；建议二：将乙中增加一导管，实验结束后从左端鼓入不含二氧化碳气体的空气，使系统中二氧化碳气体完全被澄清石灰水吸收。建议三：将澄清石灰水改为NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等。

考点： 化学实验