Question

某工業廢水中含有CN^-和Cr₂O等離子，需經污水處理達標后才能排放，污水處理廠擬用下列流程進行處理：

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______．
（2）步驟③的反應為+Cr₂O+H⁺→+Cr³⁺+H₂O（未配平），則每消耗0.4 mol Cr₂O轉移______mol e^-．
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是______．
（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，反應后測得溶液pH=7，則a______0.01（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代數式表示HCN的電離常數Ka=______．
（5）取工業廢水水樣于試管中，加入NaOH溶液觀察到有藍色沉淀生成，繼續加至不再產生藍色沉淀為止，再向溶液中加入足量
Na₂S溶液，藍色沉淀轉化成黑色沉淀．該過程中反應的離子方程是______．

Answer 1

解：（1）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發生氧化還原反應生成CNO^-、Cl^-離子，離子反應為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根據0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺，鉻元素化合價降低3價，0.4molCr₂O₇^2-共得到了0.4×（2×3）mol=0.24mol；
故答案為：2.4；
（3）含Cr³⁺廢水可以加入熟石灰進一步處理，目的是調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
故答案為：調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）由于反應后測得溶液pH=7，當a=0.01時，恰好反應，生成了氰化氫溶液，溶液顯示酸性，故氰化鈉應該多些，故a＞0.01；
根據電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），PH=7，c（OH^-），c（CN^-）=c（Na⁺）-c（Cl^-）=mol/L-mol/L；
再根據物料守恒：c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）=mol/L；K_a﹦==a（100a-1）×10^-7 mol?L^-1；
故答案為：＞； （100a-1）×10^-7 mol?L^-1
（5）藍色沉淀為Cu（OH）₂，CuS（s）比Cu（OH）₂（s）更難溶，發生了沉淀的轉化．反應方程式為：Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓；Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）；
故答案為：Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓、Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．
分析：（1）步驟②中，CN^-被ClO^-氧化為CNO^-，則因為是在堿性環境中，故ClO^-只能被還原為Cl^-，反應式為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（2）根據0.4 mol Cr₂O₇^2-等轉化為Cr³⁺即可計算出轉移電子的物質的量；
（3）加入熟石灰進一步處理，調節廢水pH，使其轉化成Cr（OH）₃沉淀除去；
（4）反應后測得溶液pH=7，則可推知NaCN過量，根據電荷守恒和物料守恒即可計算出CN^-和HCN的濃度，進而計算出K_a﹦（100a-1）×10^-7 mol?L^-1；
（5）待檢水樣中還有Cu²⁺，加堿發生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則發生Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．
點評：本題以工藝流程為載體，側重化學基本概念、基本理論，考查了氧化還原反應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、沉淀溶解平衡等電解質溶液的相關知識．考查學生的知識運用能力、靈活分析處理實際問題的能力．