Question

2．某废水中含有CN^-和Cr₂O₇^2-等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理拟采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CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-．
（2）步骤③的反应的离子方程式为S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O（未配平），每消耗0.4mol Cr₂O₇^2-时，反应中S₂O₃^2-失去2.4mo1电子．
（3）含Cr³⁺废水可以加入熟石灰进一步处理，目的是调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去．
（4）在25℃下，将amol•L^-1的NaCN溶液与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应后测得溶液pH=7，用含a的代数式表示CN^-的水解常数K_h=$\frac{10{\;}^{-7}}{100a-1}$mol•L^-1．若25℃时将浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后，溶液呈碱性，则关于该溶液的说法不正确的是b（填代号）．
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．混合溶液中水的电离程度一定大于该温度下纯水的电离程度
d．此溶液加入少量氢氧化钠或盐酸，溶液的pH变化不大
（5）利用Cr₂O₇^2-测定某SnCl₂的纯度（杂质不参与反应，溶液中Sn⁴⁺较为稳定）：将a g SnCl₂样品制成溶液的操作为将SnCl₂样品溶于盐酸，然后用蒸馏水稀释至所需浓度，向得到的SnCl₂溶液中加入过量的FeCl₃溶液，用bmol•L^-1 K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺（已知酸性环境下，Cr₂O₇^2-可被还原为Cr³⁺），共用去K₂Cr₂O₇溶液xmL．则样品中SnCl₂的质量分数是$\frac{3xbM}{1000a}$．（SnCl₂的摩尔质量为M g•mol^-1，用含a、b、x、M的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）步骤②中，CN^-被ClO^-氧化为CNO^-，因为是在碱性环境中，故ClO^-只能被还原为Cl^-，结合电荷守恒和原子守恒书写离子方程式；
（2）根据0.4 mol Cr₂O₇^2-等转化为Cr³⁺即可计算出转移电子的物质的量；
（3）加入熟石灰进一步处理，调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）反应后测得溶液pH=7，则可推知NaCN过量，根据电荷守恒和物料守恒即可计算出CN^-和HCN的浓度，进而计算出K_h；
a．溶液中存在电荷守恒，阴阳离子电荷总数相同，电性相反；
b．溶液中存在物料守恒，浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后，溶液中钠离子物质的量的2倍等于HCN和CN^-物质的量总和；
c．混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈碱性，说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度，水解促进水的电离；
d．溶液混合后形成的是缓冲溶液，加入少量酸或碱，溶液酸碱性变化不大；
（5）SnCl₂易水解，根据电子转移守恒与方程式可得关系式Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇，据此计算．

解答 解：（1）碱性条件下，CN^-离子与NaClO发生氧化还原反应生成CNO^-、Cl^-离子，离子反应为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案为：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根据0.4 mol Cr₂O₇^2-等转化为Cr³⁺，铬元素化合价降低3价，0.4molCr₂O₇^2-共得到了0.4×（2×3）mol=2.4mol；
故答案为：2.4；
（3）含Cr³⁺废水可以加入熟石灰进一步处理，目的是调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去；
故答案为：调节废水pH，使其转化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）由于反应后测得溶液pH=7，当a=0.01时，恰好反应，生成了氰化氢溶液，溶液显示酸性，故氰化钠应该多些，故a＞0.01；
根据电荷守恒：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；
再根据物料守恒：c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）=$\frac{a}{2}$mol/L，CN^-的水解常数K_h=$\frac{c（HCN）×c（O{H}^{-}）}{c（C{N}^{-}）}$=$\frac{\frac{0.01}{2}×10{\;}^{-7}}{\frac{a-0.01}{2}}$=$\frac{10{\;}^{-7}}{100a-1}$；
若25℃时将浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈碱性，说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度；
a．据电荷守恒可知c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），此溶液一定有：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-），故a正确；
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错误；
c．若25℃时将浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈碱性，说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度，混合溶液中水的电离程度一定大于该温度下纯水的电离程度，故c正确；
d．若25℃时将浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后形成缓冲溶液，此溶液加入少量氢氧化钠抑制水解，促进电离，加入盐酸抑制电离促进水解，溶液酸碱性变化不大，所以溶液的pH变化不大，故d正确；
故答案为：$\frac{10{\;}^{-7}}{100a-1}$；b；
（5）SnCl₂易水解，先溶于盐酸，然后用蒸馏水稀释至所需浓度；
令锡粉中锡的质量分数为x，则：
 Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇
Mg                                    $\frac{1}{3}$mol
a×y                             bmol/L×$\frac{x}{1000}$L
解得y=$\frac{3xbM}{1000a}$，
故答案为：将SnCl₂样品溶于盐酸，然后用蒸馏水稀释至所需浓度；$\frac{3xbM}{1000a}$．

点评 本题以工艺流程为载体，考查了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、沉淀溶解平衡等知识，培养学生的知识运用能力、灵活分析处理实际问题的能力，题目难度中等．