Question

【題目】工業(yè)生產(chǎn)中容易產(chǎn)生有害的含鉻工業(yè)廢水和含氰廢水，嚴(yán)重威脅人類的健康和安全．圖1是處理工業(yè)含鉻廢水和含氰廢水的工藝流程．

已知：含鉻廢水中鉻的存在形式為Cr2O72﹣ ， Cr元素常見的化合價(jià)+3、+6，含氰廢水中有CN﹣存在．
請回答下列問題：
（1）含氰廢水中有CN﹣存在，其中C元素的化合價(jià)為 ．
的代數(shù)式表示）
（2）向含鉻廢水中加下列哪種物質(zhì)將pH調(diào)整到2～3，（填字母）．
a．稀鹽酸 b．稀硫酸 c．稀硝酸
的代數(shù)式表示）
（3）pH＞10時(shí)，圖中反應(yīng)Ⅱ中的NaClO可以將CN﹣氧化為兩種無毒物質(zhì)，請寫出反應(yīng)的離子方程式 ．
的代數(shù)式表示）
（4）經(jīng)過圖中反應(yīng)Ⅰ和圖中反應(yīng)Ⅱ后，將兩種廢水混合的目的是
的代數(shù)式表示）
（5）工業(yè)上也常用電解法處理酸性含鉻廢水，用耐酸電解槽，鐵板作電極，槽中盛放酸性含Cr2O72﹣的廢水，原理示意圖如圖2：

陽極區(qū)域溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ． 若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到H2 13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，被還原的Cr2O72﹣物質(zhì)的量為 ． 為了使Cr3+和Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe （OH）3和Cr（OH）3沉淀，向反應(yīng)后的溶液中加入一定量的燒堿，若溶液中c（Fe3+）=2.0×10﹣12 molL﹣1 ， 則溶液中c （Cr3+）=molL﹣1 ． （已知：Ksp[Fe （OH）3]=4.0×10﹣38 ， Ksp[Cr（OH）3]=6.0×10﹣31）
的代數(shù)式表示）
（6）在25℃下，將a molL﹣1 NaCN溶液與0.01molL﹣1鹽酸等體積混合（忽略溶液體積變化），反應(yīng)后測得溶液pH=7，HCN的電離常數(shù)Ka為 ． （用含a的代數(shù)式表示）

Answer 1

【答案】
（1）+2
（2）b
（3）2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O
（4）使兩個(gè)反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)，以及發(fā)生中和反應(yīng)
（5）Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；0.1mol；3×10﹣5
（6）（100a﹣1）×10﹣7
【解析】解：（1）N元素表現(xiàn)﹣3價(jià)，元素化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷，可知C元素化合價(jià)為+2，所以答案是：+2；（2）含鉻廢水中鉻的存在形式為Cr2O72﹣ ， 調(diào)節(jié)pH轉(zhuǎn)化為CrO42﹣ ， 再用亞硫酸鈉將其還原為Cr3+ ， 硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以氧化亞硫酸鈉，而加入鹽酸易被氧化為氯氣，需要用硫酸調(diào)節(jié)pH，
所以答案是：b；（3）pH＞10時(shí)，反應(yīng)Ⅱ中的NaClO可以將CN﹣氧化為兩種無毒物質(zhì)，NaClO將CN﹣氧化為碳酸根和氮?dú)�，反�?yīng)離子方程式為：2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O，
所以答案是：2CN﹣+5ClO﹣+2OH﹣═2CO32﹣+N2↑+5Cl﹣+H2O；（4）兩個(gè)反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)；發(fā)生中和反應(yīng)（或者可減少后續(xù)加入NaOH的量）；混合后pH增大，反應(yīng)Ⅰ中的Cr3+可能生成Cr（OH）3沉淀可減少后續(xù)加入NaOH的量，
所以答案是：使兩個(gè)反應(yīng)中過量的氧化劑和還原劑反應(yīng)，以及發(fā)生中和反應(yīng)；（5）右室生成氫氣，為陰極室，左室為陽極室，F(xiàn)e放電生成亞鐵離子將Cr2O72﹣還原為Cr3+ ， Fe2+被氧化為Fe3+ ， 陽極區(qū)發(fā)生的離子方程式：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，
生成氫氣物質(zhì)的量為 =0.6mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，亞鐵離子物質(zhì)的量為0.6mol，再根據(jù)離子方程式，可知被還原的Cr2O72﹣物質(zhì)的量為0.6mol× =0.1mol；
溶液中c（Fe3+）=2.0×10﹣12 molL﹣1 ， Ksp[Fe （OH）3]=c（Fe3+）×c3（OH﹣）=4.0×10﹣38 ， Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.0×10﹣31 ， 聯(lián)立可得c （Cr3+）=3×10﹣5 molL﹣1 ，
所以答案是：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；0.1mol；3×10﹣5；（6）混合后溶液中pH=7，可知c（H+）=c（OH﹣）=10﹣7 molL﹣1 ， 由電荷守恒c（Na+）+c（H+）=c（OH﹣）+c（CN﹣）+c（Cl﹣），混合后溶液中c（CN﹣）=c（Na+）﹣c（Cl﹣）=（0.5a﹣0.005）mol/L，根據(jù)物料守恒c（CN﹣）+c（HCN）=c（Na+），可知混合后溶液中c（HCN）=0.5a mol/L﹣（0.5a﹣0.005）mol/L=0.005mol/L，電離平衡常數(shù)Ka（HCN）= = =（100a﹣1）×10﹣7 ，
所以答案是：（100a﹣1）×10﹣7 ．