Question

某工业废水中含有CN^-和Cr₂O等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理：

回答下列问题：

（1）步骤②中，CN^-被ClO^-氧化为CNO^-的离子方程式为________________。

（2）步骤③的反应为S₂O₃^2－＋Cr₂O₇^2－＋H^＋SO₄^2－＋Cr^3＋＋H₂O（未配平），则每消耗0.4mol Cr₂O₇^2－转移__________mol e^-。

（3）含Cr³⁺废水可以加入熟石灰进一步处理，目的是____________________。

（4）在25℃下，将amol/L的NaCN溶液与0.01mol/L的盐酸等体积混合，反应后测得溶液pH＝7，则a________0.01（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka＝_________________。

（5）取工业废水水样于试管中，加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成，继续加至不再产生蓝色沉淀为止，再向溶液中加入足量Na₂S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀。该过程中反应的离子方程是________。

 

Answer 1

【答案】

（1）CN^－＋ClO^－＝CNO^－＋Cl^－（2分）      （2） 2.4（2分）

（3）调节废水pH，使其转化成Cr(OH)₃沉淀除去（2分，其它合理答案均给分）

（4）＞（2分）      (100a－1)×10^－7 mol·L^－1（2分，单位不写也给分）

（5）Cu^2＋＋2OH^－＝Cu(OH)₂↓（2分），

Cu(OH)₂(s)＋S^2－(aq)＝CuS(s)＋2OH^－(aq)（2分，不注明状态也给分）

【解析】

试题分析：（1）步骤②中，CN^－被ClO^－氧化为CNO^－，因为是在碱性环境中，所以ClO^－只能被还原为Cl^－，因此反应的离子方程式为CN^－＋ClO^－＝CNO^－＋Cl^－。

（2）根据方程式可知，在反应中Cr元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子，所以0.4 mol Cr₂O₇^2-转化为Cr^3＋时转移电子的物质的量＝0.4mol×（6－3）×2＝2.4mol。

（3）熟石灰是强碱，溶于水显碱性，所以含Cr³⁺废水中加入熟石灰进一步处理的目的是调节废水pH，使其转化成Cr(OH)₃沉淀除去。

（4）NaCN与盐酸反应生成HCN和氯化钠，反应后测得溶液pH＝7，这说明NaCN过量，因此a＞mol/L。根据电荷守恒c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(Cl^－)＋c(CN^－)和物料守恒c(Na^＋)＝c(CN^－)＋c(HCN)可知，c(HCN)＝c(Cl^－)＝0.005mol/L，c(CN^－)＝0.5amol/L－0.005mol/L，所以该温度下HCN的电离常数Ka＝＝＝(100a－1)×10^－7 mol·L^－1。

（5）蓝色沉淀为Cu(OH)₂，CuS(s)比Cu(OH)₂(s)更难溶，发生了沉淀的转化，所以反应的化学方程式为Cu^2＋＋2OH^－＝Cu(OH)₂↓、Cu(OH)₂(s)＋S^2－(aq)＝CuS(s)＋2OH^－(aq)。

考点：考查氧化还原反应及离子方程式的书写，水溶液中的离子平衡、离子浓度、电离常数、沉淀溶解平衡等电解质溶液的相关知识