Question

保护环境是全球关注的问题。

Ⅰ．某环保部门处理含CN^－电镀废水的方法如图（CN^－的CNO^－中的N的化合价均为－3价）：

某学习小组依据上述方法，用下图实验装置进行该电镀废水处理的研究。

操作步骤：

i．先关闭装置甲的开关，再将含CN^－废水与过量NaClO溶液混合，取200mL混合液（其中c（CN^－）为0.200mol·L^－1）加到装置甲中，塞上橡皮塞。

ii．装置甲中，充分反应后，打开橡皮塞和开关，使溶液全部流入装置乙中，关闭开关。

iii．测定干燥管I增加的质量。

（1）写出装置乙中反应的离子方程式：                         。

（2）装置丙中的试剂是          ，装置丁的作用是                  。

（3）假定上述实验中的气体都被充分吸收。若干燥管I增重1.408g。则CN^－被处理的百分率为           。

（4）你认为用此装置进行实验，与（3）对比，CN^－被处理的百分率将          （填“偏高”、“偏低”、“无法确定”或“无影响”）。简述你的理由：                 。

Ⅱ．防治空气污染，燃煤脱硫很重要。目前，科学家对Fe³⁺溶液脱硫技术的研究已取得新成果。

（5）科学研究表明，脱硫率与Fe³⁺浓度、pH关系如图1、2。

为达到最佳脱硫效果，应采取的适合[Fe³⁺]及pH分别是         、         。

（6）某学习小组为了探究“SO₂与Fe³⁺反应的产物”，将过量的SO₂通入FeCl₃溶液后，各取10mL反应液分别加到编号为A、B、C的试管中，并设计后续实验的3个方案：

方案①：A中加入少量KMnO₄溶液，紫红色褪去。

方案②：B中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。

方案③：C中加入稀盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀。

上述实验方案中不合理的是           。

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O（3分）

（2）浓硫酸（2分）   吸收混合气中的Cl₂（2分）

（3）80.0%（2分）

（4）注：本小题为开放题，评分说明如下：

偏高的理由：部分Cl₂在装置丁没有被吸收而在干燥管I中被吸收；偏低的理由：部分Cl₂残留在装置内没有在干燥管I中被吸收；无法确定的理由：部分Cl₂在干燥管I中被吸收，部分CO₂没有在干燥管I中被吸收；理由正确给3分，理由错误不给分；

（5）1.50g/L   2.0（各1分，共2分） 

（6）方案①（2分）

【解析】

试题分析：（1）由电子、电荷、原子守恒可知，乙中反应式为2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；（2）丙的目的是除去水分，其中所盛液体为浓硫酸；丁的目的是吸收混合气中的氯气，防止污染环境；（3）I吸收1.408gCO₂，由m/M可知，n(CO₂)=1.408g÷44g/mol=0.032mol，由2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O可知，n(CNO^—)=n(CO₂)=0.032mol，则被处理的n(CN^—)=n(CNO^—)=0.032mol，由cV可知，总的n(CN^—)=0.200mol·L^－1×0.2L=0.04mol，则CN^—被处理的百分率为0.032mol÷0.04mol×100%=80.0%；（4）本小题为开放题，①偏高的理由：部分Cl₂在装置丁没有被吸收而在干燥管I中被吸收；②偏低的理由：部分Cl₂残留在装置内没有在干燥管I中被吸收；③无法确定的理由：部分Cl₂在干燥管I中被吸收，部分CO₂没有在干燥管I中被吸收；（5）读图可知，其他条件相同时，Fe³⁺浓度越大，脱硫率越高；pH越小，脱硫率越低；故Fe³⁺浓度为1.50g/L、pH=2.0时，脱硫率最佳；（6）过量的SO₂和反应产生的Fe²⁺都具有还原性，都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，方案①不合理。

考点：考查综合实验、化学计算、化学实验方案的设计与评价等相关知识。