【題目】某環(huán)保部門處理含CN電鍍廢水的方法如圖(CNCNON的化合價(jià)均為-3價(jià))

某學(xué)習(xí)小組依據(jù)上述方法,用下圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行該電鍍廢水處理的研究。

操作步驟:

ⅰ.先關(guān)閉裝置甲的開關(guān),再將含CN廢水與過量NaClO溶液混合,取200 mL混合液[其中c(CN-)=0.200mol/L]加入裝置甲中,塞上橡皮塞。

ⅱ.待裝置甲中充分反應(yīng)后,打開開關(guān),使溶液全部流入裝置乙中,關(guān)閉開關(guān)。

ⅲ.測定干燥管增加的質(zhì)量。

(1)寫出裝置乙中反應(yīng)的離子方程式:________________________________________。

(2)裝置丙中的試劑是_______________,裝置丁的作用是_______________________。

(3)假定上述實(shí)驗(yàn)中的氣體都被充分吸收。若干燥管增重1.408 g。則CN被處理的百分率為__________

(4)你認(rèn)為用此裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),與(3)對比,CN被處理的百分率將________(偏高、偏低、無法確定無影響”),簡述你的理由:________________________________。

Ⅱ.防治空氣污染,燃煤脫硫很重要。目前科學(xué)家對Fe3溶液脫硫技術(shù)的研究已取得新成果。

(5)某學(xué)習(xí)小組為了探究“SO2Fe3反應(yīng)的產(chǎn)物,將過量的SO2通入FeCl3溶液中后,各取10 mL反應(yīng)液分別加入編號為A、B、C的試管中,并設(shè)計(jì)以下3種實(shí)驗(yàn)方案:

方案①A中加入少量KMnO4溶液,溶液紫紅色褪去。

方案②B中加入KSCN溶液,溶液不變紅,再加入新制的氯水,溶液變紅。

方案③C中加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀。

上述實(shí)驗(yàn)方案中不合理的是________________。

【答案】 2CNO6ClO8H===N22CO23Cl24H2O 濃硫酸 吸收混合氣中的Cl2 80.0% 偏高 部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管中被吸收(或偏低 部分CO2殘留在裝置內(nèi)沒有在干燥管中被完全吸收 或無法確定 部分Cl2在干燥管中被吸收,部分CO2沒有在干燥管中被吸收) 方案①

【解析】試題分析:本題以含CN-廢水的處理為載體,考查與氣體有關(guān)的定量測定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)。

1在裝置甲中加入含CN的廢水與過量NaClO的混合液,根據(jù)流程,ClO-CN-氧化成CNO-,由于NaClO過量,所以CN-被完全氧化待裝置甲中充分反應(yīng)后,打開開關(guān),使溶液全部流入裝置乙中,根據(jù)流程,CNO-在酸性條件下繼續(xù)與過量的NaClO反應(yīng)生成N2、CO2Cl2,寫出主要的反應(yīng)物和生成物為:CNO-+ClO-→CO2↑+N2↑+Cl2,在反應(yīng)中N元素的化合價(jià)由-3價(jià)升至0價(jià),Cl元素的化合價(jià)由+1價(jià)降至0價(jià),根據(jù)元素化合價(jià)升降總數(shù)相等配平,2CNO-+6ClO-→2CO2↑+N2↑+3Cl2,結(jié)合原子守恒、電荷守恒以及溶液呈酸性,寫出離子方程式為:2CNO-+6ClO-+8H+=2CO2↑+N2↑+3Cl2↑+4H2O。

2根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖以及步驟iii測定干燥管I增加的質(zhì)量知實(shí)驗(yàn)原理為通過測量干燥管I中吸收CO2的質(zhì)量,計(jì)算CN-的處理百分率。從裝置乙導(dǎo)出的氣體中含CO2N2、Cl2H2Og),由于Cl2、H2Og也能被堿石灰吸收,所以要先將Cl2H2Og除去,則裝置丙中試劑是濃硫酸,吸收H2Og);裝置丁中銅網(wǎng)的作用吸收混合氣中的Cl2;干燥管I中的堿石灰吸收反應(yīng)生成的CO2;干燥管II中的堿石灰吸收外界空氣中的CO2H2Og),防外界空氣中的CO2H2Og被干燥管I中的堿石灰吸收引起實(shí)驗(yàn)誤差。

3若干燥管Ⅰ增重1.408 g,則反應(yīng)生成nCO2==0.032mol,根據(jù)C守恒,被處理的nCN-=0.032mol,CN-被處理的百分率為100%=80.0%。

4該空為開放性答案。若部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收,則測定的CO2質(zhì)量偏高,CN-被處理的百分率偏高。若反應(yīng)生成的部分CO2殘留在裝置內(nèi)沒有在干燥管Ⅰ中被完全吸收,則測定的CO2質(zhì)量偏低,CN-被處理的百分率偏低。若部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收,部分CO2殘留在裝置內(nèi)沒有在干燥管Ⅰ中被吸收,CN被處理的百分率無法確定偏高還是偏低。

5方案過量的SO2Fe2+都能使酸性KMnO4溶液褪色,所以酸性KMnO4溶液褪色不能證明生成了Fe2+,不合理。

方案②:加入KSCN溶液,溶液不變紅,再加入新制的氯水,溶液變紅,說明反應(yīng)液中存在Fe2+,說明SO2Fe3+還原成Fe2+,合理。

方案加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀,說明反應(yīng)液中含SO42-,說明SO2Fe3+氧化成SO42-,合理。

上述方案中不合理的是方案。

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已知:還原時(shí),FeS2H2SO4不反應(yīng),Fe3+通過反應(yīng)、被還原,反應(yīng)如下:FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O =15Fe2+ + 2SO42— + 16H+

1寫出還原時(shí)Fe3+FeS2發(fā)生還原反應(yīng)的離子方程式:______。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)還原已完全的方法是_______________。

2還原前后溶液中部分離子的濃度見下表(溶液體積變化忽略不計(jì)):

離子

離子濃度(mol·L1

還原前

還原后

SO42

3.20

3.40

Fe2+

0.05

2.15

請計(jì)算反應(yīng)中被還原的Fe3+的物質(zhì)的量之比______。

3稱取11.76g新制莫爾鹽,溶于水配成250mL溶液。取25.00 mL該溶液加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀1.398 g;另取25.00 mL該溶液用0.0200 mol/L KMnO4酸性溶液滴定,當(dāng)MnO4恰好完全被還原為Mn2+時(shí),消耗溶液的體積為30.00mL。試確定莫爾鹽的化學(xué)式_________________請寫出計(jì)算過程)。

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