Question

4．某工业废水含有CN^-和Cr₂O₇^2-等离子．需经处理达标后才能排放，污水处理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CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）步骤③的反应方程式为S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O（未配平），则每消耗0，4mol Cr₂O₇^2-，反应中S₂O₃^2-失去2.4mo1e^-；
（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a mol•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Kh=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$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（填字母）．
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）查阅资料可知：银氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式为K_稳=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；已知某温度下，K_稳[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.45×10^-10；计算得到可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数
K=1.6×10^-3； （保留2位有效数字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol（本空保留2位有效数字）．

Answer 1

分析 流程分析含CN^-废水调整溶液PH加入NaClO溶液，氧化CN^-离子反应生成CNO^-的废水，含Cr₂O₇^2-的废水调整溶液PH加入Na₂S₂O₃发生氧化还原反应得到含硫酸根离子的废水，和含CNO^-的废水继续处理得当待测水样；
（1）步骤②中，CN^-被ClO^-氧化为CNO^-，则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_a﹦（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
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）平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K稳计算，；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依据化学平衡常数计算；

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；K_a﹦$\frac{c（{H}^{+}）c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{（\frac{a}{2}mol/L-\frac{0.01}{2}mol/L）×1{0}^{-7}mol/L}{\frac{0.01}{2}mol/L}$=（a-0.01）×10^-5 mol•L^-1，所以Kh=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{（a-0.01）×1{0}^{-5}}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；
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：$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；b；
（5）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），该反应平衡常数的表达式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反应AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化学平衡常数 K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K稳=1.45×10^-10×1.10×10⁷=1.6×10^-3，设溶解的AgCl物质的量为x，反应前后系数相同，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依据平衡常数=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.595×10^-3，
1-2x≈1，计算得到x=0.04mol，
故答案为：1.6×10^-3； 0.04；

点评 本题以工艺流程为载体，侧重化学基本概念、基本理论，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、沉淀溶解平衡等电解质溶液的相关知识．考查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．