Question

電鍍廠曾采用有氰電鍍工藝，由于排放的廢水中含有的劇毒CN^-離子，而逐漸被無氰電鍍工藝替代．處理有氰電鍍的廢水時，可在催化劑TiO₂作用下，先用NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，再在酸性條件下繼續被NaClO氧化成N₂和CO₂．環保工作人員在密閉系統中用下圖裝置進行實驗，以證明處理方法的有效性，并測定CN^-被處理的百分率．將濃縮后含CN^-離子的污水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的濃度為0.05mol?L^-1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時間后，打開橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，關閉活塞．回答下列問題：
（1）乙中反應的離子方程式為

 

；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等，上述實驗是通過測定二氧化碳的量來確定對CN^-的處理效果．則丙中加入的除雜試劑是

 

（填字母）
a．飽和食鹽水   b．飽和NaHCO₃溶液  c．濃NaOH溶液   d．濃硫酸
（3）丁在實驗中的作用是

 

；裝有堿石灰的干燥管的作用是

 

；
（4）戊中盛有含Ca（OH）₂ 0.02mol的石灰水，若實驗中戊中共生成0.82g沉淀，則該實驗中測得CN^-被處理的百分率等于

 

；請說明該測得值與實際處理的百分率相比偏高還是偏低

 

？簡要說明可能的原因

 

；
（5）請提出一個能提高準確度的建議（要有可操作性，不宜使操作變得過于復雜）

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據題意可知，乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂．根據氧化還原反應配平；
（2）丙中飽和食鹽水除去混合氣體中的氯化氫氣體；
（3）銅網用來除去氯氣，堿石灰作用是防止空氣中的二氧化碳進入澄清石灰水反應；
（4）根據碳原子守恒，計算出被處理的CN^-的物質的量，再利用200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）求出CN^-被處理的百分率；裝置中殘留有CO₂未被完全吸收，導致測定的二氧化碳質量偏低；
（5）能提高準確度的建議有：控制CO₂的產生速度，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應，將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量等方面分析．

解答： 解：（1）根據題意可知，乙中的反應為酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂，反應離子方程式為2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O；
（2）乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產物Cl₂等，丙中飽和食鹽水能夠除去氯化氫雜質；丁中銅網能夠和氯氣反應從而除去氯氣雜質；避免空氣中的二氧化碳進入戊裝置造成測定數據的干擾，用堿石灰吸收二氧化碳，
故答案為：a；
（3）丁中銅網能夠和氯氣反應從而除去氯氣雜質；避免空氣中的二氧化碳進入戊裝置造成測定數據的干擾，用堿石灰吸收二氧化碳，
故答案為：去除Cl₂；防止空氣中CO₂進入戊中影響測定準確度；
（4）200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物質的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根據碳原子守恒，增多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水過量，生成的碳酸鈣的物質的量是：0.0082mol，反應的CN^-的物質的量是0.0082mol，CN^-被處理的百分率是：

0.0082mol

0.01mol

×100%=82%；
裝置乙、丙、丁中可能滯留有CO₂，未被完全吸收，導致測定的二氧化碳質量偏低，測得的CN^-被處理的百分率與實際值相比偏低，
故答案為：82%；偏低；裝置中殘留有CO₂未被完全吸收；
（5）能提高準確度的建議有：建議一：不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產生速度；
建議二：乙中瓶塞改為三孔塞，增加丁那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多到與Ca（OH）₂反應．
建議三：將戊中澄清石灰水改為濃度較大到NaOH溶液，反應結束后戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量等，
故答案為：建議一、不將甲中溶液一次全部加入乙中，改為分次加入，控制CO₂的產生速度；建議二、乙中瓶塞改為三孔塞，增加的那個孔中插入一根導管到液面以下，反應結束后緩緩通入除去CO₂的空氣，使裝置中滯留的CO₂盡可能多的與Ca（OH）₂反應．建議三、將戊中澄清石灰水改為濃度較大的NaOH溶液，反應結束后向戊中加入足量CaCl₂后測沉淀質量．

點評：本題考查了電鍍后的廢水中CN^-離子的含量測定，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計、操作能力．