Question

[化學一化學與技術模塊]某電鍍銅廠有兩種廢水需要處理，一種廢水中含有CN^-離子，另一種廢水中含有Cr2O72-離子．該廠擬定如下圖所示的廢水處理流程．

回答以下問題：
（1）上述處理廢水的流程中主要使用的方法是

 

（2）②中使用的NaClO溶液呈堿性，用離子方程式解釋原因

 

（3）②中反應后無氣體放出，該反應的離子方程式為

 

（4）③中反應時，每0.4mol Cr2O72-轉移2.4mol的電子，該反應的離子方程式為．

 

（5）取少量待檢水樣于試管中，先加入NaOH溶液，觀察到有藍色沉淀生成，繼續(xù)加入NaOH溶液，直到不再產生藍色沉淀為止，再加入Na₂S溶液，有黑色沉淀生成，且藍色沉淀逐漸減少．請解釋其原因．

 

（6）工業(yè)制燒堿的一種方法是先制得純堿，而我國著名化學家侯德榜為此做出了巨大貢獻，其原理為（用化學方程式表示），簡述先通足量氨氣后通入CO₂的理由．

 

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Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）由轉化圖及圖中的物質可知，NaClO、Cr₂O₇^2-離子都具有氧化性，則實現離子的轉化是利用氧化還原反應實現的；
（2）利用鹽的水解來分析鹽溶液顯堿性的原因；
（3）CN^-離子具有還原性、NaClO具有氧化性，利用氧化還原來分析，并注意無氣體生成來判斷生成物；
（4）利用每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子來計算被還原后Cr元素的化合價，再書寫離子方程式；
（5）根據銅離子與氫氧根離子反應生成沉淀及沉淀的轉化來分析；
（6）氨氣極易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度較小．

解答： 解：含有CN^-離子的廢水中加入次氯酸鈉溶液會發(fā)生氧化還原反應：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，得到含有CNO^-、Cl^-的溶液，含有Cr₂O₇^2-的廢水中加入還原劑硫代硫酸鈉，會發(fā)生氧化還原反應：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O，繼續(xù)處理得到待檢水樣．
（1）由圖可知，將廢水中的離子實現上述轉化時，利用了氧化還原反應，則主要使用的方法為氧化還原法，故答案為：氧化還原法；
（2）NaClO溶液呈堿性，是因次氯酸根離子水解生成氫氧根離子導致的，則離子反應為ClO^-+H₂OHClO+OH^-，故答案為：ClO^-+H₂OHClO+OH^-；  
（3）堿性條件下，CN^-離子與NaClO發(fā)生氧化還原反應，無氣體放出，則生成CNO^-、Cl^-離子，離子反應為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，故答案為：CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-；
（4）每0.4molCr₂O₇^2-轉移2.4mol的電子，設還原后Cr元素的化合價為x，則0.4mol×2×（6-x）=2.4mol，解得x=+3，則離子反應為3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O，
故答案為：3S₂O₃^2-+4Cr₂O₇^2-+26H⁺═6SO₄^2-+8Cr³⁺+13H₂O；
（5）因銅離子與氫氧根離子反應生成氫氧化銅沉淀，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則加入Na₂S溶液能發(fā)生沉淀的轉化，故答案為：待檢水樣中還有Cu²⁺，加堿發(fā)生Cu²⁺+2OH^-═Cu（OH）₂↓，再加入Na₂S溶液，CuS比Cu（OH）₂更難溶，則發(fā)生Cu（OH）₂（s）+S^2-（aq）═CuS（s）+2OH^-（aq）．
（6）侯氏制堿法：向飽和的氯化鈉溶液中通入氨氣和二氧化碳，可以得到溶解度較小的碳酸氫鈉，加熱碳酸氫鈉可得到碳酸鈉，NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂；由于二氧化碳在水中的溶解度較小，氨氣極易溶于水，所以應該先通氨氣有利于吸收二氧化碳，否則就不能生成大量HCO₃^-．
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂；只有先通入足量氨氣使溶液呈堿性后才能吸收大量CO₂，否則就不能生成大量HCO₃^-．

點評：本題考查利用氧化還原反應來實現廢水的轉化，注重了化學與實際生產的聯系，學生應學會利用物質的性質、元素的化合價、電子守恒等來解答．