Question

电镀厂曾采用有氰电镀工艺，由于排放的废水中含有的剧毒CN^-离子，而逐渐被无氰电镀工艺替代．处理有氰电镀的废水时，可在催化剂TiO₂作用下，先用NaClO将CN^-离子氧化成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，并测定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）₂ 0.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82g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

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据题意可知，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）丙中饱和食盐水除去混合气体中的氯化氢气体；
（3）铜网用来除去氯气，碱石灰作用是防止空气中的二氧化碳进入澄清石灰水反应；
（4）根据碳原子守恒，计算出被处理的CN^-的物质的量，再利用200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）求出CN^-被处理的百分率；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；
（5）能提高准确度的建议有：控制CO₂的产生速度，使装置中滞留的CO₂尽可能多到与Ca（OH）₂反应，将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等方面分析．

解答： 解：（1）根据题意可知，乙中的反应为酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N₂、CO₂，反应离子方程式为2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，
故答案为：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O；
（2）乙中生成的气体除N₂和CO₂外，还有HCl及副产物Cl₂等，丙中饱和食盐水能够除去氯化氢杂质；丁中铜网能够和氯气反应从而除去氯气杂质；避免空气中的二氧化碳进入戊装置造成测定数据的干扰，用碱石灰吸收二氧化碳，
故答案为：a；
（3）丁中铜网能够和氯气反应从而除去氯气杂质；避免空气中的二氧化碳进入戊装置造成测定数据的干扰，用碱石灰吸收二氧化碳，
故答案为：去除Cl₂；防止空气中CO₂进入戊中影响测定准确度；
（4）200mL（其中CN^-的浓度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物质的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根据碳原子守恒，增多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水过量，生成的碳酸钙的物质的量是：0.0082mol，反应的CN^-的物质的量是0.0082mol，CN^-被处理的百分率是：

0.0082mol

0.01mol

×100%=82%；
装置乙、丙、丁中可能滞留有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：82%；偏低；装置中残留有CO₂未被完全吸收；
（5）能提高准确度的建议有：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，增加丁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尽可能多到与Ca（OH）₂反应．
建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大到NaOH溶液，反应结束后戊中加入足量CaCl₂后测沉淀质量等，
故答案为：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．

点评：本题考查了电镀后的废水中CN^-离子的含量测定，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．