Question

某研究小组模拟工业处理电镀含氰废水并测定处理的效率，利用下图所示装置进行实验。将CN^－的浓度为0.2 mol·L^－1的含氰废水100 mL与100 mL NaClO溶液（过量）置于装置②三颈烧瓶中，充分反应。打开分液漏斗活塞，滴入100 mL稀H₂SO₄，关闭活塞。

已知装置②中发生的主要反应依次为：

CN^－+ ClO^－=CNO^－+ Cl^－     2CNO^－+2H⁺ +3C1O^－=N₂↑+2CO₂↑+3C1^－+H₂O

（1）①和⑥的作用是             。

（2）装置②中，生成需由装置③除去的物质的离子方程式为           。

（3）反应结束后，缓缓通入空气的目的是         。

（4）为计算该实验中含氰废水被处理的百分率，需要测定           的质量。

（5）已知CN^-的处理效率可高达90%，产生的CO₂在标准状况下的体积为           。（保留一位小数）

Answer

（1）排除空气中CO2对实验的干扰；

（2）ClO－+Cl－+2H+=Cl2↑+H2O；

（3）使装置内残留的CO2全部进入装置⑤而被吸收；

（4）装置⑤反应前后的质量或沉淀；（5）0.4L。

【解析】

试题分析：（1）实验的原理是利用CN－+ ClO－=CNO－+ Cl－ ；2CNO－+2H+ +3C1O－=N2↑+2CO2↑+3C1－+H2O，通过测定碱石灰的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率，实验中应排除空气中二氧化碳的干扰，防止对装置⑤实验数据的测定产生干扰，所以装置①和⑥的作用是排除空气中CO2对实验的干扰。

（2）根据已知装置②中发生的主要反应依次为CN－+ ClO－=CNO－+ Cl－ ；2CNO－+2H+ +3C1O－=N2↑+ 2CO2↑+3C1－+H2O，，可知溶液中有氯离子、氢离子和次氯酸根离子，酸性条件下，氯离子和次氯酸根离子反应生成氯气，产生的氯气用碘化钾吸收，所以发生反应的离子方程式为ClO－+Cl－+2H+=Cl2↑+H2O；

（3）反应后装置中残留二氧化碳，应继续缓缓通入净化的空气，将装置内的残留的二氧化碳全部进入装置⑤，以减少实验误差，所以反应结束后，缓缓通入空气的目的是使装置中残留的二氧化碳全部进入装置⑤而被吸收。

（4）通过测定氢氧化钡溶液的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率，则需要测定装置⑤反应前后的质量或沉淀；

（5）根据碳元素守恒可知被处理的CN﹣的物质的量为n（CN﹣）=n（CO2）=0.02mol×90%=0.018mol，所以标准状况下的体积为0.018mol×22.4L/mol=0.4L，

【考点定位】考查物质含量测定的实验设计与评价。

【名师点睛】本题考查物质含量测定的实验设计，以氯气的性质为载体考查化学实验设计和评价问题，题目难度中等，注意把握实验原理和实验方法。（1）①和⑥的作用是排除空气中CO2对实验的干扰；（2）根据已知条件可知，有氯离子生成，次氯酸跟有强氧化性，发生反应ClO－+Cl－+2H+=Cl2↑+H2O。（3）使装置内残留的CO2全部进入装置⑤而被吸收（4）通过测定碱石灰的质量的变化测得二氧化碳的质量，根据关系式计算含氰废水处理百分率，则需要测定装置⑤反应前后的质量。（5）根据碳元素守恒可知被处理的CN﹣的物质的量。