Question

11．“8.12”天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露．氰化物多數(shù)易溶于水，有劇毒，易造成水污染．為了增加對(duì)氰化物的了解，同學(xué)們查找資料進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究．
探究一：探究氰化物的性質(zhì)
已知部分弱酸的電離平衡常數(shù)如表：

弱酸	HCOOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數(shù) （ 25℃）	Ki=1.77×10-4	Ki=5.0×10-10	Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11

（1）NaCN溶液呈堿性的原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用離子方程式表示）．
（2）下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是AD
A．2CN^-+H₂O+CO₂═2HCN+CO₃^2-
B．2HCOOH+CO₃^2-═2HCOO^-+H₂O+CO₂↑
C．中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者
D．等體積、等濃度的HCOONa和NaCN溶液中所含離子總數(shù)前者小于后者
（3）H₂O₂有有“綠色氧化劑”的美稱；也可消除水中的氰化物（如KCN），經(jīng)以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)：KCN+H₂O₂+H₂O=A+NH₃↑，則生成物A的化學(xué)式為KHCO₃．
（4）處理含CN^-廢水時(shí)，如用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9時(shí)，此時(shí)c（CN^-）＜c（HCN）（填“＞”、“＜”或“=”）
探究二：測(cè)定含氰水樣中處理百分率
為了測(cè)定含氰水樣中處理百分率，同學(xué)們利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．將CN^-的濃度為0.2000mol/L的含氰廢水100mL與100mL NaClO溶液（過量）置于裝置②錐形瓶中充分反應(yīng)．打開分液漏斗活塞，滴入100mL稀H₂SO₄，關(guān)閉活塞．

已知裝置②中發(fā)生的主要反應(yīng)依次為：
CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-
2CNO^-+2H⁺+3C1O^-═N₂↑+2CO₂↑+3C1^-+H₂O
（5）①和⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾．
（6）反應(yīng)結(jié)束后，緩緩?fù)ㄈ肟諝獾哪康氖鞘股�成的氣體全部進(jìn)入裝置⑤．
（7）為了計(jì)算該實(shí)驗(yàn)裝置②錐形瓶中含氰廢水被處理的百分率，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定裝置⑤反應(yīng)前后的質(zhì)量（從裝置①到⑥中選擇，填裝置序號(hào)）．

Answer 1

分析 探究一：探究氰化物的性質(zhì)
（1）NaCN為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性；
（2）弱酸的電離平衡常數(shù)越大，其酸性越強(qiáng)，等pH的弱酸溶液，酸性越強(qiáng)的酸其物質(zhì)的量濃度越小，弱酸根離子水解程度越小，結(jié)合強(qiáng)酸能和弱酸鹽反應(yīng)制取弱酸分析；
（3）H₂O₂被稱為“綠色氧化劑”，其還原產(chǎn)物為水由原子守恒分析A的化學(xué)式為KHCO₃；
（4）處理含CN^-廢水時(shí)，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH=9時(shí)（常溫），K_i=5.0×10^-10，Kh=1.6×10⁹，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=2×10^-5；
探究二：測(cè)定含氰水樣中處理百分率
處理含氰廢水，并測(cè)定含氰廢水的處理百分率實(shí)驗(yàn)的原理是：利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測(cè)定5的質(zhì)量的變化測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率．根據(jù)裝置中試劑的性質(zhì)推測(cè)裝置的位置；裝置1吸收空氣中二氧化碳，排除空氣中的二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，裝置2產(chǎn)生二氧化碳，裝置3的作用是吸收裝置2中可能產(chǎn)生的Cl₂，防止對(duì)裝置5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定產(chǎn)生干擾，裝置4對(duì)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行干燥，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率，裝置⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，排除空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾．
（5）實(shí)驗(yàn)的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測(cè)定堿石灰的質(zhì)量的變化測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾；
（6）反應(yīng)結(jié)束后，緩緩?fù)ㄈ肟諝�，可將生成的二氧化碳全部被吸收�?br />（7）通過測(cè)定氫氧化鋇溶液的質(zhì)量的變化測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率．

解答 解：探究一：探究氰化物的性質(zhì)
（1）NaCN為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，反應(yīng)的離子方程式為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，
故答案為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；
（2）根據(jù)電離平衡常數(shù)知，酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篐COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，
A．氫氰酸的酸性大于碳酸氫根離子而小于碳酸，所以發(fā)生CN^-+H₂O+CO₂→HCN+HCO₃^-反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．甲酸的酸性大于碳酸，所以2HCOOH+CO₃^2-→2HCOO^-+H₂O+CO₂↑能發(fā)生，故B正確；
C．等pH的HCOOH和HCN溶液，甲酸的物質(zhì)的量濃度小于氫氰酸，所以中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者，故C正確；
D．根據(jù)電荷守恒，c（HCOO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），c（CN^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），即離子總數(shù)是n（Na⁺ ）+n（H⁺）的2倍，而NaCN的水解程度大，即NaCN溶液中的c（OH^-）大，c（H⁺）小，c（Na⁺）相同，所以甲酸鈉中離子濃度大，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AD；
（3）H₂O₂被稱為“綠色氧化劑”，其還原產(chǎn)物為水，H₂O沒有污染性，KCN+H₂O₂+H₂O=A+NH₃↑，由原子守恒可知A的化學(xué)式為KHCO₃，
故答案為：KHCO₃；
（4）處理含CN^-廢水時(shí)，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH=9時(shí)（常溫），CN^-+H₂O?HCN+OH^-，Ka（HCN）=5.0×10^-10，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HCN）}{c（C{N}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{5×1{0}^{-10}}$=2×10^-5，c（OH^-）=10^-5，則$\frac{c（HCN）×1{0}^{-5}}{c（C{N}^{-}）}$=2×10^-5，則c（CN^-）＜c（HCN）；
故答案為：＜；
探究二：測(cè)定含氰水樣中處理百分率
（5）實(shí)驗(yàn)的原理是利用CN^-+ClO^-═CNO+Cl^-；2CNO^-+2H⁺+3ClO^-═N₂↑+2CO₂↑+3Cl^-+H₂O，通過測(cè)定堿石灰的質(zhì)量的變化測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)排除空氣中二氧化碳的干擾，防止對(duì)裝置⑤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定產(chǎn)生干擾，裝置①和⑥的作用是排除空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，
故答案為：排除空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
（6）反應(yīng)后裝置中殘留二氧化碳，應(yīng)繼續(xù)通過將凈化的空氣，將裝置內(nèi)的殘留的二氧化碳全部進(jìn)入裝置⑤，以減少實(shí)驗(yàn)誤差，
故答案為：使生成的氣體全部進(jìn)入裝置⑤；
（7）通過測(cè)定氫氧化鋇溶液的質(zhì)量的變化測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算含氰廢水處理百分率，則需要測(cè)定裝置⑤反應(yīng)前后的質(zhì)量，
故答案為：⑤．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)含量的測(cè)定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、弱電解質(zhì)的電離，以氯氣的性質(zhì)為載體考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)問題，注意把握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，（2）注意根據(jù)平衡常數(shù)確定酸性強(qiáng)弱，從而確定酸之間的轉(zhuǎn)化，結(jié)合電荷守恒來分析，題目難度中等．