Question

17．某工業廢水含有CN^-和Cr₂O₇^2-等離子，需經處理達標后才能排放，污水處理擬用下列流程進行處理：回答下列問題：

（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-．
（2）步驟③的反應方程式為S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O（未配平），則每消耗0，4mol Cr₂O₇^2-，反應中S₂O₃^2-失去2.4mo1e^-．
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去．
（4）在25℃下，將a mol•L^-1的NaCN溶液與0.01mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應后測得溶液pH=7，用含a的代數式表示CN^-的水解常數Kh=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$mol•L^-1．若25℃時將濃度均為0，1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液呈堿性，則關于該溶液的說法不正確的是b （填字母）．
a．此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）
b．此溶液一定有c（Na⁺）=c（HCN）+c（CN^-）
C．混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度
d．此溶液加入少量氫氧化鈉或鹽酸，溶液的pH變化不大
（5）利用Cr₂O₇^2-通過下列方法測定某錫粉的純度（雜質不參與反應）：取ag錫粉溶于鹽酸中，向生成的SnCl₂中加入過量的FeCl₃溶液，用b mol/L K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺（已知酸性環境下，Cr₂O₇^2-可被還原為Cr³⁺），共用去K₂Cr₂O₇溶液m mL．則錫粉中錫的質量分數是$\frac{3mbM}{1000a}$．（S_n的摩爾質量為M g/mol，用含a、b、m、M的代數式表示）

Answer 1

分析 （1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-，則因為是在堿性環境中，故ClO^-只能被還原為Cl^-，結合電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式；
（2）根據0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺即可計算出轉移電子的物質的量；
（3）加入熟石灰進一步處理，調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）反應后測得溶液pH=7，則可推知NaCN過量，根據電荷守恒和物料守恒即可計算出CN^-和HCN的濃度，進而計算出K_a﹦（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
a、溶液中存在電荷守恒，陰陽離子電荷總數相同，電性相反；
b、溶液中存在物料守恒，濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液中鈉離子物質的量的2倍等于HCN和CN^-物質的量總和；
c、混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，水解促進水的電離；
d、溶液混合后形成的是緩沖溶液，加入少量酸或堿，溶液酸堿性變化不大；
（5）根據電子轉移守恒與方程式可得關系式Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇，據此計算．

解答 解：（1）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發生氧化還原反應生成CNO^-、Cl^-離子，離子反應為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根據0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺，鉻元素化合價降低3價，0.4molCr₂O₇^2-共得到了0.4×（2×3）mol=2.4mol；
故答案為：2.4；
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
故答案為：調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）由于反應后測得溶液pH=7，當a=0.01時，恰好反應，生成了氰化氫溶液，溶液顯示酸性，故氰化鈉應該多些，故a＞0.01； 根據電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），PH=7，c（H⁺）=c（OH^-），c（CN^-）=c（Na⁺）-c（Cl^-）=$\frac{a}{2}$mol/L-$\frac{0.01}{2}$mol/L；
再根據物料守恒：c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）=$\frac{a}{2}$mol/L；K_a﹦$\frac{c（{H}^{+}）c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{（\frac{a}{2}-\frac{0.01}{2}）×1{0}^{-7}}{\frac{0.01}{2}}$=（a-0.01）×10^-5 mol•L^-1，所以Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{（a-0.01）×1{0}^{-5}}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度；
a、據電荷守恒可知c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-），故a正確；
b．由物料守恒可知c（HCN）+c（CN^-）=0.1mol•L^-1，所以c（HCN）+c（CN^-）=2c（Na⁺），故b錯誤；
c．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度，故c正確；
d．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后形成緩沖溶液，此溶液加入少量氫氧化鈉抑制水解，促進電離，加入鹽酸抑制電離促進水解，溶液酸堿性變化不大，所以溶液的pH變化不大，故d正確；
故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$ mol•L^-1 ；b；
（5）令錫粉中錫的質量分數為x，則：
     Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇
     Mg                    $\frac{1}{3}$ mol       
    a×x                  bmol/L×$\frac{m}{1000}$L
解得x=$\frac{3mbM}{1000a}$，
故答案為：$\frac{3mbM}{1000a}$．

點評 本題以工藝流程為載體，側重化學基本概念、基本理論，考查了氧化還原反應及離子方程式的書寫，水溶液中的離子平衡、離子濃度、電離常數、沉淀溶解平衡等電解質溶液的相關知識．考查學生的知識運用能力、靈活分析處理實際問題的能力，題目難度中等．