Question

根据环保要求，在处理有氰电镀废水时，剧毒的CN^-离子在催化剂TiO₂颗粒作用下，先用NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-（CN^-和CNO^-中N元素均为-3价），再在酸性条件下继续与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂．环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，测定CN^-被处理的百分率．现将浓缩后含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0.2mol/L）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）根据题意，写出有关主要反应的离子方程式：
甲中的反应：

 

；
乙中的反应：

 

．
（2）上述实验是通过测定CO₂的量来确定对CN^-的处理效果．
丙装置中的试剂是

 

，丁装置的目的是

 

；干燥管Ⅰ的作用是

 

，干燥管Ⅱ的作用是

 

．
（3）假定上述每一个装置都充分吸收，则利用该装置测得的CN^-被处理的百分率与实际值相比

 

（填：“偏高”或“偏低”），简述可能的原因：

 

．
（4）若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN^-被处理的百分率为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据题意可知，甲中的反应为NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-；乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂．根据氧化还原反应配平．
（2）实验原理为测量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的质量确定对CN^-的处理，由于乙装置中产生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯气与水都能被碱石灰吸收，影响二氧化碳质量的测定．所以进入干燥管Ⅰ的气体应除去氯气与水，用浓硫酸吸水，用铜网除去氯气．同时应防止空气中的CO₂、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验．
（3）装置中残留有CO₂未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低．
（4）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）根据题意可知，甲中的反应为NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-，NaClO具有强氧化性，被还原为Cl^-，反应离子方程式为CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；乙中的反应为酸性条件下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：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O．
（2）实验原理为测量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的质量确定对CN^-的处理，由于乙装置中产生N₂、CO₂、Cl₂、H₂O，氯气与水都能被碱石灰吸收，影响二氧化碳质量的测定．所以进入干燥管Ⅰ的气体应除去氯气与水，用浓硫酸吸水，用铜网除去氯气．同时应防止空气中的CO₂、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验．故丙装置中的试剂是浓硫酸；丁装置的目的是除去Cl₂；干燥管Ⅰ的作用是吸收CO₂，干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的CO₂、水蒸气进入干扰实验．
故答案为：浓硫酸，除去Cl₂，吸收CO₂，防止空气中的CO₂、水蒸气进入干扰实验．
（3）装置中残留有CO₂未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低，测得的CN^-被处理的百分率与实际值相比偏低．
故答案为：偏低，装置中残留有CO₂未被完全吸收．
（4）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

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

0.032mol

0.04mol

×100%=80%．
故答案为：80%

点评：考查实验原理、实验装置理解与评价、常用化学用语、化学计算等，难度中等，理解实验原理是关键，是对所学知识的综合运用，学习中全面把握基础知识．