Question

4．某工業(yè)廢水含有CN^-和Cr₂O₇^2-等離子．需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后才能排放，污水處理擬用下列流程進(jìn)行處理；回答下列問題：

（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-的離子方程式為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）步驟③的反應(yīng)方程式為S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O（未配平），則每消耗0，4mol Cr₂O₇^2-，反應(yīng)中S₂O₃^2-失去2.4mo1e^-；
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進(jìn)一步處理，目的是調(diào)節(jié)廢水pH，使其轉(zhuǎn)化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）在25℃下，將a mol•L^-1的NaCN溶液與0.01mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后測得溶液pH=7，用含a的代數(shù)式表示CN^-的水解常數(shù)Kh=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$mol•L^-1．若25℃時將濃度均為0，1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液呈堿性，則關(guān)于該溶液的說法不正確的是b（填字母）．
a．此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）
b．此溶液一定有c（Na⁺）=c（HCN）+c（CN^-）
C．混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度
d．此溶液加入少量氫氧化鈉或鹽酸，溶液的pH變化不大
（5）查閱資料可知：銀氨溶液中存在平衡：Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K_穩(wěn)=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；已知某溫度下，K_穩(wěn)[Ag（NH₃）₂⁺]=1.10×10⁷，K_sp[AgCl]=1.45×10^-10；計算得到可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù)
K=1.6×10^-3； （保留2位有效數(shù)字），1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl0.04mol（本空保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 流程分析含CN^-廢水調(diào)整溶液PH加入NaClO溶液，氧化CN^-離子反應(yīng)生成CNO^-的廢水，含Cr₂O₇^2-的廢水調(diào)整溶液PH加入Na₂S₂O₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到含硫酸根離子的廢水，和含CNO^-的廢水繼續(xù)處理得當(dāng)待測水樣；
（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-，則因為是在堿性環(huán)境中，故ClO^-只能被還原為Cl^-，結(jié)合電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式；
（2）根據(jù)0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉(zhuǎn)化為Cr³⁺即可計算出轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；
（3）加入熟石灰進(jìn)一步處理，調(diào)節(jié)廢水pH，使其轉(zhuǎn)化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）反應(yīng)后測得溶液pH=7，則可推知NaCN過量，根據(jù)電荷守恒和物料守恒即可計算出CN^-和HCN的濃度，進(jìn)而計算出K_a﹦（100a-1）×10^-7 mol•L^-1；
a、溶液中存在電荷守恒，陰陽離子電荷總數(shù)相同，電性相反；
b、溶液中存在物料守恒，濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，溶液中鈉離子物質(zhì)的量的2倍等于HCN和CN^-物質(zhì)的量總和；
c、混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，水解促進(jìn)水的電離；
d、溶液混合后形成的是緩沖溶液，加入少量酸或堿，溶液酸堿性變化不大；
（5）平衡常數(shù)=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K穩(wěn)計算，；1L 1mol/L氨水中最多可以溶解AgCl可以依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計算；

解答 解：（1）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CNO^-、Cl^-離子，離子反應(yīng)為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根據(jù)0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，鉻元素化合價降低3價，0.4molCr₂O₇^2-共得到了0.4×（2×3）mol=2.4mol；
故答案為：2.4；
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進(jìn)一步處理，目的是調(diào)節(jié)廢水pH，使其轉(zhuǎn)化成Cr（OH）₃沉淀除去；
故答案為：調(diào)節(jié)廢水pH，使其轉(zhuǎn)化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）由于反應(yīng)后測得溶液pH=7，當(dāng)a=0.01時，恰好反應(yīng)，生成了氰化氫溶液，溶液顯示酸性，故氰化鈉應(yīng)該多些，故a＞0.01； 根據(jù)電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），PH=7，c（H⁺）=c（OH^-），c（CN^-）=c（Na⁺）-c（Cl^-）=$\frac{a}{2}$mol/L-$\frac{0.01}{2}$mol/L；
再根據(jù)物料守恒：c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）=$\frac{a}{2}$mol/L；K_a﹦$\frac{c（{H}^{+}）c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{（\frac{a}{2}mol/L-\frac{0.01}{2}mol/L）×1{0}^{-7}mol/L}{\frac{0.01}{2}mol/L}$=（a-0.01）×10^-5 mol•L^-1，所以Kh=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{（a-0.01）×1{0}^{-5}}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；
若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度；
a、據(jù)電荷守恒可知c（H⁺）+c（Na⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），此溶液一定有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-），故a正確；
b．由物料守恒可知c（HCN）+c（CN^-）=0.1mol•L^-1，所以c（HCN）+c（CN^-）=2c（Na⁺），故b錯誤；
c．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后，混合后得溶液中c（HCN）=0.05 mol•L^-1，c（NaCN）=0.05 mol•L^-1，溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度，故c正確；
d．若25℃時將濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后形成緩沖溶液，此溶液加入少量氫氧化鈉抑制水解，促進(jìn)電離，加入鹽酸抑制電離促進(jìn)水解，溶液酸堿性變化不大，所以溶液的pH變化不大，故d正確；
故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；b；
（5）Ag⁺（aq）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq），該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式=$\frac{c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{c（A{g}^{+}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，可逆反應(yīng)AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq）的化學(xué)平衡常數(shù) K=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$×$\frac{c（A{g}^{+}）}{c（A{g}^{+}）}$=Ksp（AgCl）×K穩(wěn)=1.45×10^-10×1.10×10⁷=1.6×10^-3，設(shè)溶解的AgCl物質(zhì)的量為x，反應(yīng)前后系數(shù)相同，可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算平衡常數(shù)，
AgCl （s）+2NH₃（aq）=Ag（NH₃）₂⁺（aq）+Cl^-（aq），
依據(jù)平衡常數(shù)=$\frac{c（C{l}^{-}）c（Ag（N{H}_{3}{）_{2}}^{+}）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1-2x）^{2}}$=1.595×10^-3，
1-2x≈1，計算得到x=0.04mol，
故答案為：1.6×10^-3； 0.04；

點評 本題以工藝流程為載體，側(cè)重化學(xué)基本概念、基本理論，考查了氧化還原反應(yīng)及離子方程式的書寫，水溶液中的離子平衡、離子濃度、電離常數(shù)、沉淀溶解平衡等電解質(zhì)溶液的相關(guān)知識．考查學(xué)生的知識運(yùn)用能力、靈活分析處理實際問題的能力，題目難度中等．