Question

保護環境是全球關注的問題。
Ⅰ．某環保部門處理含CN^－電鍍廢水的方法如圖（CN^－的CNO^－中的N的化合價均為－3價）：

某學習小組依據上述方法，用下圖實驗裝置進行該電鍍廢水處理的研究。

操作步驟：
i．先關閉裝置甲的開關，再將含CN^－廢水與過量NaClO溶液混合，取200mL混合液（其中c（CN^－）為0.200mol·L^－1）加到裝置甲中，塞上橡皮塞。
ii．裝置甲中，充分反應后，打開橡皮塞和開關，使溶液全部流入裝置乙中，關閉開關。
iii．測定干燥管I增加的質量。
（1）寫出裝置乙中反應的離子方程式：                        。
（2）裝置丙中的試劑是         ，裝置丁的作用是                 。
（3）假定上述實驗中的氣體都被充分吸收。若干燥管I增重1.408g。則CN^－被處理的百分率為          。
（4）你認為用此裝置進行實驗，與（3）對比，CN^－被處理的百分率將         （填“偏高”、“偏低”、“無法確定”或“無影響”）。簡述你的理由：                。
Ⅱ．防治空氣污染，燃煤脫硫很重要。目前，科學家對Fe³⁺溶液脫硫技術的研究已取得新成果。
（5）科學研究表明，脫硫率與Fe³⁺濃度、pH關系如圖1、2。

為達到最佳脫硫效果，應采取的適合[Fe³⁺]及pH分別是        、        。
（6）某學習小組為了探究“SO₂與Fe³⁺反應的產物”，將過量的SO₂通入FeCl₃溶液后，各取10mL反應液分別加到編號為A、B、C的試管中，并設計后續實驗的3個方案：
方案①：A中加入少量KMnO₄溶液，紫紅色褪去。
方案②：B中加入KSCN溶液，不變紅，再加入新制的氯水，溶液變紅。
方案③：C中加入稀鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀。
上述實驗方案中不合理的是          。

Answer 1

（16分）（1）2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O（3分）
（2）濃硫酸（2分）  吸收混合氣中的Cl₂（2分）
（3）80.0%（2分）
（4）注：本小題為開放題，評分說明如下：
偏高的理由：部分Cl₂在裝置丁沒有被吸收而在干燥管I中被吸收；偏低的理由：部分Cl₂殘留在裝置內沒有在干燥管I中被吸收；無法確定的理由：部分Cl₂在干燥管I中被吸收，部分CO₂沒有在干燥管I中被吸收；理由正確給3分，理由錯誤不給分；
（5）1.50g/L   2.0（各1分，共2分） 
（6）方案①（2分）

試題分析：（1）由電子、電荷、原子守恒可知，乙中反應式為2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O；（2）丙的目的是除去水分，其中所盛液體為濃硫酸；丁的目的是吸收混合氣中的氯氣，防止污染環境；（3）I吸收1.408gCO₂，由m/M可知，n(CO₂)=1.408g÷44g/mol=0.032mol，由2CNO^—+6ClO^—+8H⁺=N₂↑+2CO₂↑+3Cl₂↑+4H₂O可知，n(CNO^—)=n(CO₂)=0.032mol，則被處理的n(CN^—)=n(CNO^—)=0.032mol，由cV可知，總的n(CN^—)=0.200mol·L^－1×0.2L=0.04mol，則CN^—被處理的百分率為0.032mol÷0.04mol×100%=80.0%；（4）本小題為開放題，①偏高的理由：部分Cl₂在裝置丁沒有被吸收而在干燥管I中被吸收；②偏低的理由：部分Cl₂殘留在裝置內沒有在干燥管I中被吸收；③無法確定的理由：部分Cl₂在干燥管I中被吸收，部分CO₂沒有在干燥管I中被吸收；（5）讀圖可知，其他條件相同時，Fe³⁺濃度越大，脫硫率越高；pH越小，脫硫率越低；故Fe³⁺濃度為1.50g/L、pH=2.0時，脫硫率最佳；（6）過量的SO₂和反應產生的Fe²⁺都具有還原性，都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，方案①不合理。