Question

3．电镀工业中往往产生大量的有毒废水，必须严格处理后才可以排放．含CN^-废水在排放前的处理过程如下：

已知：9.0g 沉淀 D 在氧气中灼烧后，产生 8.0g 黑色固体，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生 10.0g 白色沉淀，最后得到的混合气体除去氧气后，还剩余标准状况下密度为 1.25g/L 的单质气体 1.12L．
（1）沉淀 D 的化学式是CuCN．
（2）写出沉淀 D 在氧气中灼烧发生的化学方程式2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂．
（3）滤液 C 中还含有微量的CN^-离子，通过反应②，可将其转化为对环境无害的物质，试用离子方程式表示该原理2CN^-+5ClO^-+2H⁺=5Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+H₂O．
（4）反应①为制得某种元素的低价 X 离子，试从氧化还原反应的角度分析，是否可以用Na₂SO₃溶液来代替 B 溶液可以（填是或否），理由是：因为Na₂SO₃具有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺离子，并设计实验证明所用 Na₂SO₃溶液是否变质．

Answer 1

分析 9.0g沉淀D在氧气中灼烧后，产生8.0g黑色固体，黑色固体应为CuO，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生10.0g白色沉淀，最后得到的混合气体除去氧气后，还剩余标况下密度为1.25g/L的气体1.12L，气体的相对分子质量为1.25×22.4=28，电镀溶液中含有高浓度的CN^-离子，应为氮气，则白色沉淀为CaCO₃，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，生成的二氧化碳为0.1mol，则碳元素质量为0.1mol×12g/mol=1.2g，氮气的质量为1.25g×1.12L=1.4g，物质的量为$\frac{1.4g}{28g/mol}$=0.05mol，CuO的物质的量为$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，C、N、Cu元素总质量为1.2g+1.4g+0.1mol×64g/mol=9g，等于沉淀D的质量，故D由Cu、C、N三种元素组成，且三原子物质的量之比为0.1mol：0.1mol：0.05mol×2=1：1：1，故D的化学式为CuCN，X为Cu⁺离子，B应为具有还原性的物质．

解答 解：9.0g沉淀D在氧气中灼烧后，产生8.0g黑色固体，黑色固体应为CuO，生成的气体通过足量澄清石灰水时，产生10.0g白色沉淀，最后得到的混合气体除去氧气后，还剩余标况下密度为1.25g/L的气体1.12L，气体的相对分子质量为1.25×22.4=28，电镀溶液中含有高浓度的CN^-离子，应为氮气，则白色沉淀为CaCO₃，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，生成的二氧化碳为0.1mol，则碳元素质量为0.1mol×12g/mol=1.2g，氮气的质量为1.25g×1.12L=1.4g，物质的量为$\frac{1.4g}{28g/mol}$=0.05mol，CuO的物质的量为$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，C、N、Cu元素总质量为1.2g+1.4g+0.1mol×64g/mol=9g，等于沉淀D的质量，故D由Cu、C、N三种元素组成，且三原子物质的量之比为0.1mol：0.1mol：0.05mol×2=1：1：1，故D的化学式为CuCN，X为Cu⁺离子，B应为具有还原性的物质．
（1）沉淀D的化学式是：CuCN，故答案为：CuCN；
（2）沉淀D在氧气中灼烧发生的化学方程式：2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂，
故答案为：2CuCN+3O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+N₂+2CO₂；
（3）CN^-离子与NaClO在酸性条件转化为对环境无害的物质，应是生成氮气、二氧化碳，还有氯化钠与水生成，反应离子方程式为：2CN^-+5ClO^-+2H⁺=5Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+H₂O，
故答案为：2CN^-+5ClO^-+2H⁺=5Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+H₂O；
（4）Na₂SO₃具有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺离子，可以用Na₂SO₃溶液来代替B溶液；
Na₂SO₃溶液变质为生成Na₂SO₄，检验Na₂SO₃溶液是否变质的方法为：取少许Na₂SO₃溶液于试管中，加入足量稀盐酸，再加入氯化钡溶液，若有沉淀生成，说明Na₂SO₃溶液变质，否则，说明Na₂SO₃溶液未变质，
故答案为：可以，因为Na₂SO₃具有还原性，有可能将Cu²⁺还原为Cu⁺离子；取少许Na₂SO₃溶液于试管中，加入足量稀盐酸，再加入氯化钡溶液，若有沉淀生成，说明Na₂SO₃溶液变质，否则，说明Na₂SO₃溶液未变质．

点评 本题考查无机物推断、氧化还原反应、实验方案设计等，属于计算猜测验证型，侧重考查学生放学计算能力、需要学生具备扎实的基础，难度较大．