Question

19．隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，研究空氣污染、廢水處理等問(wèn)題成為重要課題．
（1）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．反應(yīng)原理如圖所示：
①SCR技術(shù)中的氧化劑為NO、NO₂
②當(dāng)NO₂與NO的物質(zhì)的量之比為1：l時(shí)，與足量氨氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O．當(dāng)有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，則參與反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量為0.5mol．
（2）電鍍廢水中常含有毒的NaCN、HCN等．NaCN水溶液顯堿性的原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用離子方程式表示）；HCN的K_a=6.17×10^-10，用NaOH溶液調(diào)節(jié)含CN^-的廢水至pH=9，此時(shí)廢水中c（CN^-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）室溫下有如下數(shù)據(jù)：草酸（H₂C₂O₄）的K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5；醋酸的K=1.75×10^-5；碳酸的K₁=4.2×10^-7，K₂=4.5×10^-11；K_sp（CaC₂O₄）=5.0×10^-9；K_sp（CaCO₃）=2.5×10^-9
①用醋酸溶液鑒別CaC₂O₄和CaCO₃兩種白色固體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一種固體溶解同時(shí)產(chǎn)生氣泡逸出，另一種固體無(wú)現(xiàn)象；
②向0.6mol•L^-1的NaCO₃溶液中加入足量CaC₂O₄粉末后（忽略溶液體積變化），充分?jǐn)嚢�，發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄ （s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq），靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡，此時(shí)溶液中的c（C₂O₄^2-）（不考慮其他諸如水解之類(lèi)副反應(yīng)）為0.4 mol•L?¹．

Answer 1

分析 （1）①得電子，化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；
②根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、原子守恒來(lái)配平；
（2）HCN為弱酸，NaCN溶液水解溶液顯顯堿性；HCN的Ka=6.17×10^-10，根據(jù)其水解方程式CN^-+H₂O?HCN+OH^-，得水解平衡常數(shù)Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$計(jì)算；
（3））①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸與CaC₂O₄不反應(yīng)，與CaCO₃反應(yīng)有氣泡逸出；
②該反應(yīng)的K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，設(shè)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），
結(jié)合K的表達(dá)式計(jì)算．

解答 解：（1）①由圖甲可知SCR技術(shù)中NH₃與NO、NO₂反應(yīng)產(chǎn)物為N₂和水，故氧化劑為NO、NO₂，故答案為：NO、NO₂；
②NH₃中氮的化合價(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià)，一個(gè)NH₃失去3個(gè)電子，NO₂中氮的化合價(jià)由+4價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO₂得到4個(gè)電子，NO中氮的化合價(jià)由+2價(jià)降低到0價(jià)，一個(gè)NO得到2個(gè)電子，當(dāng)NO₂與NO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的最小公倍數(shù)為6，結(jié)合質(zhì)量守恒可知方程式為：2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O；每有1molNO反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子6mol，所以有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，生成NO0.5mol，故答案為：2NH₃+NO+NO₂=2N₂+3H₂O；0.5mol；
（2）HCN為弱酸，NaCN溶液水解溶液顯顯堿性，水解方程式為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，根據(jù)其水解方程式CN^-+H₂O?HCN+OH^-，pH=9，則c（OH^-）=10^-5mol/L，得水解平衡常數(shù)Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{6.17×1{0}^{-10}}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-5}c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$，則$\frac{c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=6.17×10^-1，故答案為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；＜；
（3）①醋酸的酸性大于碳酸的酸性，小于草酸的酸性，故醋酸與CaC₂O₄不反應(yīng)，與CaCO₃反應(yīng)有氣泡逸出；
故答案為：一種固體溶解同時(shí)產(chǎn)生氣泡逸出，另一種固體無(wú)現(xiàn)象；
②K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{Ksp（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，
設(shè)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.6-x），
可得方程：$\frac{x}{0.6-x}$=2.0，解得x=0.4 mol•L?¹；
故答案為：0.4 mol•L?¹．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑判斷、氧化還原方程式書(shū)寫(xiě)、水解平衡常數(shù)計(jì)算、弱酸的性質(zhì)等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，難度中等．