Question

CN^-离子有剧毒，含氰电镀废水需处理达标后才能排放，某兴趣小组在密闭系统中用如图装置进行模拟实验，测定CN^-被处理的百分率。具体原理及部分操作步骤如下：

步骤	原理	操作
1	在TiO2催化作用下，用NaClO将CN^-氧化成CNO^-(CN^-和CNO^-中N元素均为-3价)。	将1 L含氰电镀废水经浓缩后与过量NaClO溶液混合，倒入甲中，塞上橡皮塞。
2	在酸性条件下CNO^-与NaClO反应生成N2、CO2和Cl2。	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。

已知：含氰电镀废水中CN^-离子浓度为a mg•L^-1；玻璃棉不参与反应。

(1)写出甲中的反应的离子方程式_________________。

(2)乙中反应的离子方程式为2CNO^-+6ClO^-+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O，该反应的氧化剂是_____________。

(3)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_________________，丁装置中主要发生反应的化学方程式是______________，丁装置中玻璃棉的作用是_______________；干燥管Ⅱ的作用是_______________。

(4)若干燥管Ⅰ增重b mg，则CN^-被处理的百分率是_______________(用含a、b的代数式来表示)。

(5)该装置气密性良好，假定每一个装置都充分反应，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：_________________。

Answer

CN-+ClO-CNO-+Cl- NaClO 浓硫酸 Cu+Cl2CuCl2 防止CuCl2固体粉末堵塞导管（或吸附CuCl2固体） 防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I，影响CO2的测量 ×100% 偏低 前面装置中残留有CO2未被完全吸收

【解析】

甲中在TiO2催化作用下， NaClO将CN-离子氧化成CNO-；乙中在酸性条件下CNO-与NaClO反应生成N2、CO2和Cl2，丙中用浓硫酸对气体进行干燥处理，丁中用热的铜网除去Cl2，通过测量干燥管Ⅰ吸收的二氧化碳的质量确定对CN-的处理，同时应防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管Ⅰ干扰实验。

(1)在甲中在TiO2催化作用下，NaClO会将CN-氧化产生CNO-，ClO-被还原产生Cl-，反应的离子方程式为：CN-+ClO-CNO-+Cl-；

(2)乙中反应的化学方程式为：2CNO-+6ClO-+8H+=N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O，在该反应中，Cl元素化合价由反应前ClO-中的+1价，变为反应后Cl2中的0价，化合价降低，获得电子，被还原，所以含有ClO-的NaClO为氧化剂；

(3)上述实验是通过测定CO2的量来确定对CN−的处理效果。丙装置中的试剂是浓硫酸，作用是干燥气体；丁装置中Cl2与Cu反应产生CuCl2固体，发生反应的化学方程式是Cu+Cl2CuCl2；丁装置中玻璃棉的作用是防止Cu与Cl2反应产生的CuCl2固体粉末堵塞导管(或吸附CuCl2固体)；干燥管Ⅱ的作用是吸收空气中的CO2、H2O蒸气，防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管I，影响CO2的测量；

(4)若干燥管Ⅰ增重b mg，则n(CO2)==×10-3mol，根据方程式：CN-+ClO-CNO-+Cl-、2CNO-+6ClO-+8H+=N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O，可知关系式：CN-～CO2，则由CO2的物质的量可知CN-被处理的物质的量是×10-3mol，CN-的总质量是m(CN-)=a mg•L-1×1 L=a mg，其物质的量是n(CN-)==×10-3mol，所以CN-被处理的百分率是×100%=×100%；

(5)由于装置中残留有CO2未被完全吸收，导致测定的二氧化碳质量偏低，使测得的CN-被处理的百分率与实际值相比偏低。