Question

15．為了測定含氰廢水中CN^-的含量，某化學小組利用圖1裝置進行實驗．關閉活塞a，將100ml含氰廢水與過量NaClO溶液置于裝置B的圓底燒瓶中充分反應，打開活塞b，滴入稀硫酸溶液，然后關閉活塞b．

已知裝置B中發(fā)生的主要反應為：
CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-
2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O
副反應為：Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O
（1）裝置D的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入C裝置．
（2）反應過程中，裝置C中的實驗現(xiàn)象為有白色沉淀生成，溶液的紅色逐漸褪色．
（3）待裝置B中反應結束后，打開活塞a，緩慢通入一段時間的空氣，目的是將反應產生的CO₂全部排入C裝置并被Ba（OH）₂完全吸收．
（4）反應結束后，裝置C中生成39.4mg沉淀，則廢水中C（CN^-）=0.002mol．L^-1．
（5）對上述實驗裝置進行合理改進，可通過直接測量裝置C反應前后的質量變化，測定廢水中CN^-的含量．設計合理實驗方案在裝置B、C之間依次連接盛有CCl₄、濃硫酸的洗氣瓶．
儀器自選．供選擇的試劑：濃硫酸、NaOH溶液、飽和食鹽水、飽和NaHCO₃溶液、CCl₄．
（6）利用如圖2所示裝置可以除去廢水中的CN^-．控制溶液PH為5.2--6.8時，CN^-轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺．
①氣體a的化學式為H₂．
②陽極的電極反應式為2CN^-+4H₂O-2e^-=C₂O₄^2-+2NH₄⁺．

Answer 1

分析 （1）實驗的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定C裝置的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率，實驗中應排除空氣中二氧化碳的干擾；
（2）滴有酚酞的氫氧化鋇溶液呈紅色，二氧化碳通入和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇白色沉淀，氫氧根離子濃度減小，溶液紅色會逐漸褪去；
（3）反應結束后，緩緩通入空氣，可將生成的二氧化碳全部被吸收；
（4）依據反應CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-，2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O，結合定量關系計算；
（5）通過直接測量裝置C反應前后的質量變化，實驗中應排除水蒸氣、氯氣和空氣中二氧化碳的干擾，需要除去氯氣的洗氣裝置和對二氧化碳氣體干燥的干燥裝置；
（6）利用如圖2所示裝置可以除去廢水中的CN^-．控制溶液PH為5.2--6.8時，CN^-轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺．變化過程是在電解池陽極上CN-失電子發(fā)生氧化反應轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺，陰極上是氫離子得到電子生成氫氣；

解答 解：（1）實驗的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測定堿石灰的質量的變化測得二氧化碳的質量，根據關系式計算含氰廢水處理百分率，實驗中應排除空氣中二氧化碳的干擾，防止對裝置C實驗數據的測定產生干擾，裝置D的作用是排除空氣中二氧化碳對實驗的干擾，
故答案為：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入C裝置；
（2）滴有酚酞的氫氧化鋇溶液呈紅色，二氧化碳通入和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇白色沉淀，氫氧根離子濃度減小，溶液紅色會逐漸褪去，
故答案為：有白色沉淀生成，溶液的紅色逐漸褪色；
（3）反應后裝置中殘留二氧化碳，應繼續(xù)通過將凈化的空氣，將裝置內的殘留的二氧化碳全部進入裝置C并被Ba（OH）₂完全吸收，以減少實驗誤差，
故答案為：將反應產生的CO₂全部排入C裝置并被Ba（OH）₂完全吸收；
（4）依據反應CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-，2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，CO₂+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+H₂O得到，裝置C中生成39.4mg沉淀為BaCO₃↓物質的量=$\frac{39.4×1{0}^{-3}g}{197g/mol}$=2×10^-4mol
CN^-+～CNO^-～CO₂～BaCO₃↓
1                 1
c（CN_-）=$\frac{2×1{0}^{-4}mol}{0.1L}$=0.002mol/L，
故答案為：0.002；
（5）通過直接測量裝置C反應前后的質量變化，實驗中應排除水蒸氣、氯氣和空氣中二氧化碳的干擾，需要除去氯氣的洗氣裝置和對二氧化碳氣體干燥的干燥裝置，在裝置B、C之間依次連接盛有CCl₄、濃硫酸的洗氣瓶，
故答案為：在裝置B、C之間依次連接盛有CCl₄、濃硫酸的洗氣瓶；
（6）利用如圖2所示裝置可以除去廢水中的CN^-．控制溶液PH為5.2--6.8時，CN^-轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺．變化過程是在電解池陽極上CN-失電子發(fā)生氧化反應轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺，陰極上是氫離子得到電子生成氫氣；
①分析可知氣體a是陰極上氫離子得到電子生成的氫氣，
故答案為：H₂；
②在電解池陽極上CN-失電子發(fā)生氧化反應轉化為C₂O₄^2-和NH₄⁺，電極反應為：2CN^-+4H₂O-2e^-=C₂O₄^2-+2NH₄⁺，
故答案為：2CN^-+4H₂O-2e^-=C₂O₄^2-+2NH₄⁺；

點評 本題綜合考查物質含量的測定的實驗設計，以氯氣的性質為載體考查化學實驗設計和評價問題，題目難度中等，注意把握實驗原理和實驗方法．