Question

根据环保要求，在处理有氰电镀废水时，剧毒的CN^-离子在催化剂TiO₂颗粒作用下，先用NaClO将CN^-离子氧化成CNO^-（CN^-和CNO^-中N元素均为-3价），再在酸性条件下继续与NaClO反应生成N₂、CO₂和Cl₂。环保工作人员在密闭系统中用如图装置进行实验，测定CN^-被处理的百分率。

现将浓缩后含CN^-离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN^-的浓度为0.2mol/L）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：

(1)根据题意，写出相关主要反应的离子方程式：甲中的反应：____，乙中的反应：____。

(2)上述实验是通过测定CO₂的量来确定对CN^-的处理效果。丙装置中的试剂是____，丁装置的目的是_____；干燥管Ⅱ的作用是_____。

(3)假定上述每一个装置都充分吸收，则利用该装置测得的CN^-被处理的百分率与实际值相比_____（填“偏高”或“偏低”），简述可能的原因：_____。

(4)若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN^-被处理的百分率为____。

Answer

CN-+ClO-CNO-+Cl- 2CNO-+6ClO-+8H+=N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O 浓硫酸 除去Cl2 防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I，影响CO2的测量 偏低 前面装置中残留有CO2未被完全吸收 80%

【解析】

含CN-废水放入甲中，在催化剂TiO2颗粒作用下，先用NaClO将CN-离子氧化成CNO-，则自身被还原为Cl-；反应后的溶液进入乙中，在稀硫酸的作用下，NaClO反应生成N2、CO2和Cl2；此时进入丙中的气体为N2、CO2和Cl2，因为干燥管I用于吸收CO2，而N2不能被碱石灰吸收，对CO2含量的测定不产生影响，所以在气体进入干燥管I之前，应将Cl2和水蒸气除尽，铜能与Cl2反应生成FeCl3，所以丙的作用是干燥气体。另外，干燥管Ⅱ的作用是确保干燥管I只吸收CO2，不吸收来自空气中的气体。

(1)根据题意，甲中，NaClO将CN-离子氧化成CNO-，则自身被还原为Cl-，反应的离子方程式为：CN-+ClO-CNO-+Cl-；乙中，NaClO将CNO-转化为N2、CO2和Cl2，反应的离子方程式为：2CNO-+6ClO-+8H+=N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O。答案为：CN-+ClO-CNO-+Cl-；2CNO-+6ClO-+8H+=N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O；

(2)上述实验是通过测定CO2的量来确定对CN-的处理效果。丙装置中的作用是干燥气体，所加试剂是浓硫酸；据以上分析，丁装置的目的是除去Cl2；干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I，影响CO2的测量。答案为：浓硫酸；除去Cl2；防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I，影响CO2的测量；

(3)假定上述每一个装置都充分吸收，但装置内残留的气体没有被赶出，被干燥剂I吸收的量偏少，则利用该装置测得的CN-被处理的百分率与实际值相比偏低，简述可能的原因：前面装置中残留有CO2未被完全吸收。答案为：偏低；前面装置中残留有CO2未被完全吸收；

(4)若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则被吸收的CO2的质量为1.408g，该实验中测得CN-的物质的量为：0.200mL×0.2mol/L=0.04mol，被处理的CN-的物质的量n(CN-)=n(CO2)==0.032mol，则被处理的CN-的百分率为=80%。答案为：80%。