Question

15．某電鍍銅廠有兩種廢水需要處理，一種廢水中含有CN^-離子，另一種廢水中含有Cr₂O₇^2-離子．該廠擬定如圖所示的廢水處理流程．

回答以下問題：
（1）步驟②發生反應的離子方程式可表示如下：
aCN^-+bClO^-+2cOH^-═dCNO^-+eN₂↑+fCO₃^2-+bCl^-+cH₂O
上述離子方程式可能的配平系數有多組，請回答：
①方程式中e：f的值為B（填選項標號）．
A．1    B．$\frac{1}{2}$  C．2  D．不能確定
②若d=e=1，則b=6．
③若反應中轉移0.6mol電子，則生成的氣體在標況下的體積是1.12L．
（2）步驟③中反應時，每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子，該反應的離子方程式為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O
（3）查閱資料知含氰化物的廢水破壞性處理方法是：
利用強氧化劑將氰化物氧化為無毒物質，如以TiO₂為催化劑用NaClO將CN^-離子氧化成CNO^-，CNO^-在酸性條件下繼續與NaClO反應生成N₂、CO₂、Cl₂等．取濃縮后含CN^-離子的廢水與過量NaClO溶液的混合液共200mL（設其中CN^-的濃度為0.2mol•L^-1）進行實驗．
①寫出CNO^-在酸性條件下被NaClO氧化的離子方程式：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O
②若結果測得CO₂的質量為1.408g，則該實驗中測得CN^-被處理的百分率為80%．

Answer 1

分析 （1）①由CN^-離子中碳與氮原子之比為1：1，而碳氮轉化為CNO^-和N₂以及CO₃^2-，因為CNO^-離子碳氮之比為1：1，所以N₂和CO₃^2-兩微粒之比為1：2；
②若d=e=1，根據碳與氮原子之比為1：1，f=2，根據得失電子守恒解答；
③每生成1mol氮氣轉移12mol電子，據此求解轉移0.6mol電子生成的氣體體積；
（2）利用每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子來計算被還原后Cr元素的化合價，再書寫離子方程式；
（3）①根據題意可知，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干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質量，根據碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質的量為n（CN^-）=n（CO₂），原溶液中CN^-的物質的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，據此計算．

解答 解：（1）①由CN^-離子中碳與氮原子之比為1：1，而碳氮轉化為CNO^-和N₂以及CO₃^2-，以因為CNO^-離子碳氮之比為1：1，所以N₂和CO₃^2-兩微粒之比為1：2，所以e：f=1：2，
故答案為：B；
②反應aCN^-+bClO^-+2cOH^-=dCNO^-+eN₂↑+fCO₃^2-+bCl^-+cH₂O，若d=e=1，根據碳與氮原子之比為1：1，則f=2，由碳元素化合價升高1×2+2×2=6，氮元素化合價升高2×3=6，氯元素化合價降低為6，根據得失電子守恒得到b×2=12，b=6，故答案為：6；
③每生成1mol氮氣轉移12mol電子，若反應中轉移0.6mol電子，則生成0.05mol氮氣，則生成的氣體在標況下的體積是V=n×V_m=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案為：1.12L；
（2）每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子，設還原后Cr元素的化合價為x，則0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，則離子反應為3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O，
故答案為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
（3）①根據題意可知，酸性條件下CNO^-與NaClO反應生成N₂、CO₂和Cl₂，反應離子方程式為2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2CNO^-+6ClO^-+8H⁺═N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；
②干燥管Ⅰ中堿石灰增重1.408g為二氧化碳的質量，物質的量為$\frac{1.408g}{44g/mol}$=0.032mol，根據碳元素守恒可知被處理的CN^-的物質的量為n（CN^-）=n（CO₂）=0.032mol，原溶液中CN^-的物質的量為0.2L×0.2mol/L=0.04mol，所以該實驗中測得CN^-被處理的百分率為$\frac{0.032mol}{0.04mol}$×100%=80%，
故答案為：80%．

點評 本題是一道注重了化學與實際生產的聯系的綜合知識題，考查利用氧化還原反應來實現廢水的轉化，涉及實驗操作，氧化還原反應等，明確該反應中的生成物是解本題關鍵，結合原子守恒、轉移電子守恒來分析解答，題目難度中等．