Question

【題目】含氰根（CN）的廢水必須經(jīng)處理后排放。某電鍍廢水pH≈12，氰化物以CN、Cu(CN)32等形式存在（均以CN計(jì)），處理流程如下：

(1)HCN是一元弱酸，用離子方程式表示NaCN水溶液顯堿性的原因：______。

(2)二次處理階段，使用不同方法氧化。

①過硫酸鉀（K2S2O8）氧化法：K2S2O8溶液將CN（N為－3價(jià)）氧化成毒性弱的CNO（N為－3價(jià)）。

Ⅰ．堿性溶液中S2O82在一定條件下氧化CN生成CNO和SO42的離子方程式是______。

Ⅱ．不同濃度的K2S2O8溶液對(duì)CN的去除率如圖1。工業(yè)上選用濃度為1 mmol·L1

K2S2O8溶液，不用0.75 mmol·L1和2 mmol·L1的原因是______。

Ⅲ．研究CN的氧化去除機(jī)理。（文獻(xiàn)中為堿性條件下的結(jié)論）

文獻(xiàn)：a．沒有Cu+，S2O82對(duì)CN沒有去除效果。

b．S2O82和Cu+反應(yīng)生成硫酸根自由基（SO4·）和CuO。

c．SO4·可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基自由基（·OH）。

d．SO4· 、·OH均可將CN氧化為CNO。叔丁醇只可以使·OH失

去活性，乙醇可以使SO4· 、·OH均失去活性。

實(shí)驗(yàn)：相同條件下，向含Cu(CN)32的堿性廢水中加入叔丁醇，CN的去除率沒有影響；加入乙醇，CN的去除率降低50%。兩種不同的CN的氧化去除機(jī)理如圖2，結(jié)合文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)回答下列問題：

�。�補(bǔ)全“機(jī)理一”_______________。

ⅱ．從“機(jī)理二”可看出CuO參與了去除CN，列舉其證據(jù)：______。

②電解法：堿性環(huán)境中，在陽(yáng)極發(fā)生兩步反應(yīng)，CN放電生成CNO，CNO再放電生成CO2和N2，第二步的陽(yáng)極反應(yīng)式是______。

Answer 1

【答案】 1 mmol·L1比0.75 mmol·L1的反應(yīng)速率快，CN的去除率高，比2 mmol·L1成本低 CN、CNO、SO4·、SO42（從左到右） 堿性條件下要有Cu+才能去除CN，而Cu+會(huì)生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，說明CuO參與了去除CN

【解析】

（1）CN水解顯堿性；

（2）K2S2O8溶液將CN（N為－3價(jià)）氧化成毒性弱的CNO（N為－3價(jià)），

①根據(jù)氧化還原原理書寫氧化還原方程式；由圖1比較CN的去除率，考慮反應(yīng)的速率和原料的經(jīng)濟(jì)性；由圖2結(jié)合題目信息分析反應(yīng)機(jī)理。

② 陽(yáng)極第二步反應(yīng)為CNO再放電生成CO2和N2， CNO中碳元素顯+4價(jià)，氮元素顯-3價(jià)。

（1）HCN是一元弱酸，NaCN會(huì)水解導(dǎo)致溶液顯堿性，離子方程式為：，故答案為：；

（2）①Ⅰ、堿性溶液中S2O82在一定條件下氧化CN生成CNO和SO42的離子方程式為：；

Ⅱ、由圖1看出，選用濃度為1 mmol·L1K2S2O8溶液，既考慮了反應(yīng)的速率和CN的轉(zhuǎn)化率，也考慮了成本，故答案為：1 mmol·L1比0.75 mmol·L1的反應(yīng)速率快，CN的去除率高，比2 mmol·L1成本低；

Ⅲ、ⅰ、結(jié)合文獻(xiàn)資料（b）可知S2O82和Cu+反應(yīng)生成硫酸根自由基（SO4·）和CuO，再結(jié)合總反應(yīng)看，SO4·再與CN反應(yīng)生成CNO和SO42，故圖中機(jī)理一所填物質(zhì)依次為：CN、CNO、SO4·、SO42（從左到右）；故答案為：CN、CNO、SO4·、SO42（從左到右）；

ⅱ、堿性條件下，沒有Cu+，CN-不會(huì)被去除，而Cu+會(huì)生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，說明CuO參與了去除CN；故答案為：堿性條件下要有Cu+才能去除CN，而Cu+會(huì)生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，說明CuO參與了去除CN；

②陽(yáng)極第二步反應(yīng)為CNO再放電生成CO2和N2，電極反應(yīng)式為：。