氰化物在冶金等行业应用广泛，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以 [Fe(C...

氰化物在冶金等行业应用广泛，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以 [Fe(CN)6]3－和CN－的形式存在，工业上有多种废水处理方法。

I．电解处理法

用图1所示装置处理含CN－废水时，控制溶液pH为9~10并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO－将CN－氧化为无害物质而除去。

（1）铁电极为___________(填“阴极”或“阳极”)，阳极产生ClO－的电极反应为_______________。

II．UV(紫外光线的简称)—H2O2氧化法。

实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。

【查阅资料】

①在强碱性溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH－===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O，[Fe(CN)6]4－更稳定；

②[Fe(CN)6]3－转化为CN－容易被H2O2除去；

③HCN是有毒的弱酸，易挥发。

（2）废水中的CN一经以下反应实现转化：CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑，则A是　　 　　　 　　 (用符号表示)。

（3）K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有微弱水解，用方程式表示水解反应______________。

（4）含氰废水在不同pH下的除氰效果如图2所示，pH选择的最佳范围应为______(a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解释选择该pH范围的原因_______________。

图2：不同pH对除氰效果的影响　　　　　　　　　　　 图3：H2O2加入量对除氰效果的影响

（5）图3表示某pH时，加入不同量H2O2，处理30min后测定的样品含氰浓度。由图可知：n(H2O2)：n(CN－)=250：1时，剩余总氰为0.16 mg·L－1，除氰率达80%，计算0-30 min时间段反应速率v(CN－)=____________mg·L－1min－1(结果保留两位有效数字)。

高三化学实验题极难题查看答案及解析

氰化物在冶金等行业应用广泛，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以 [Fe(CN)6]3－和CN－的形式存在，工业上有多种废水处理方法。

I．电解处理法

用图1所示装置处理含CN－废水时，控制溶液pH为9~10 ，并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO－将CN－氧化为无害物质而除去。

（1）铁电极为___________（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO－的电极反应为_____________。

II．UV（紫外光线的简称）—H2O2氧化法。实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。

【查阅资料】

①在强碱性溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O，[Fe(CN)6]4－更稳定；

②[Fe(CN)6]3－转化为CN－容易被H2O2除去；

③HCN是有毒的弱酸， 易挥发。

（2）废水中的CN一经以下反应实现转化：CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑，则A是　 （用符号表示）。

（3）K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有微弱水解，用方程式表示水解反应___________________。

（4）含氰废水在不同pH下的除氰效果如图2所示，pH选择的最佳范围应为______(a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解释选择该pH范围的原因________________。

（5）图3表示某pH时，加入不同量H2O2，处理30min后测定的样品含氰浓度。由图可知：n(H2O2):n(CN－)=250:1时，剩余总氰为0.16 mg·L－1，除氰率达80%，计算0-30 min时间段反应速率v(CN－）= ____________mg·L－1min－1（结果保留两位有效数字）。

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（15分）氰化物有剧毒，冶金工业会产生大量含氰化物的废水，其中氰化物以CN^—等形式存在于废水中。某化学小组同学对含氰化物废水处理进行研究。

I．查阅资料：含氰化物的废水破坏性处理方法。

利用强氧化剂将氰化物氧化为无毒物质，如以TiO₂为催化剂用NaClO将CN^－离子氧化成CNO^－（CN^－和CNO^－中N元素均为－3价），CNO^－在酸性条件下继续与NaClO反应生成N₂、CO₂、Cl₂等。

II．实验验证：破坏性处理CN^－的效果。

化学兴趣小组的同学在密闭系统中用图10装置进行实验，以测定CN^－被处理的百分率，实验步骤如下：

步骤1：取一定量废水进行加热蒸发、浓缩。

步骤2：取浓缩后含CN^－离子的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（设其中CN^－的浓度为0.2mol·L^—1）倒入甲中，塞上橡皮塞。

步骤3：________

步骤4：打开甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，关闭活塞。

步骤5：打开活塞K，通一段时间N₂，关闭活塞K。

步骤6：实验完成后测定干燥管I（含碱石灰）的质量m₂（实验前干燥管I（含碱石灰）的质量m₁）

回答下列问题：

（1）在破坏性处理方法中，在酸性条件下NaClO和CNO^－反应的离子方程式________。

（2）完成步骤3________。

（3）丙装置中的试剂是________，丁装置的目的是________。

（4）干燥管Ⅱ的作用是________。

（5）请简要说明实验中通入N₂的目的是________。

（6）若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN^－被处理的百分率为________。

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（15分）氰化物有剧毒，氰化电镀会产生大量含氰化物的废水，该电镀含氰废水中的氰化物主要是以CN一和[Fe(CN)6]3-两种形式存在。研究表明可采用双氧水氧化法处理电镀含氰废水。某化学兴趣小组模拟双氧水氧化法探究有关因素对该破氰反应速率的影晌（破氰反应是指氧化剂将CN－氧化的反应）。

【查阅资料】

①Cu2＋可作为双氧水氧化法废水处理过程中的催化剂；

②Cu2十在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽略不计；

③[Fe(CN)6]3-较CN一难被双氧水氧化，pH越大，[Fe(CN)6]3-越稳定，越难被氧化。

［实脸设计］

在常温下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同，调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量，设计如下对比实验。

（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

【数据处理］

实验测得含氰废水中的总氰浓度（以CN一表示）随时间变化关系如下图所示。

（2）实验①中20——60 min时间段反应速率v(CN-）= ____mol·L-1∙min-1。

【解释和给论］

（3）实验①和实验②结果表明，含氰废水的初始pH增大，破氰反应速率减小，其原因可能是______

（填一点即可）。

在偏碱性条件下，含氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO3- ,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式：

（4）该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实脸并验证上述结论，完成下表中内容。

（己知：废水中的CN一浓度可用离子色谱仪测定）

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氰化法冶金过程中产生大量的含氰废水(主要包括CN-、Cu(CN)32-、SO32-等离子)，可以通过沉淀——电解氧化法进行处理，某小组同学对该过程进行模拟。

资料1：溶液中存在平衡Cu(CN)32-CuCN↓+2CN-

资料2：2Cu2++4CN-=2CuCN ↓+(CN)2

(1)利用CuCl2溶液对含氰废水进行初步沉淀处理。溶液中总氰(CNT)、游离氰(CN-)的去除率随CuCl2加入量变化趋势如图所示。

CuCl2加入量对总氰(CNT)、游离氰(CN-)去除率的影响

①请用平衡移动原理解释，随着CuCl2加入量增大(3.0 g以前)，溶液中总氰(CNT)、游离氰(CN-)的去除率变化趋势_________。

②在SO32-的作用下，CuCl2可将废水中的Cu(CN)32-直接转化为CuCN沉淀，该过程的离子方程式为__________。

(2)利用钛电极对沉淀后的废液中残留的CN-等离子进一步进行电解处理，在一定的电压下，在阳极观察到明显的气泡，经检验，其主要成分为N2和CO2。该小组同学实验时发现，若将(1)中沉淀剂CuCl2换为CuSO4，电解法几乎不能去除CN-。

①下列关于电解氧化法处理废水的说法正确的是__________。

A．阳极处观察到的气泡主要是由于 CN-在阳极放电产生的

B．电解结束之后，该小组同学在阴极处能回收金属铜

C．电解法处理过程中，Cu(CN)32-向阳极迁移

②CN-中包含碳氮三键，该离子中碳元素的化合价为 ______。

③请用化学用语解释电解过程中Cl-的作用：_________。

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NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料。用于基本化学合成、冶金等。

（1）用含NaCN（N显一3价）的废水合成黄血盐(K4[Fe(CN)6])的主要工艺流程如图：

①写出NaCN的电子式__________。

②在反应器中发生的主要反应的方程式为　　　　　　　　　　　　 。

③加入碳酸钠溶液主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（2）已知HCN的电离常数Ka=6.2×10-10，浓度均为0.1mol·L－1的NaCN和HCN的混合溶液显　　　　 (填“酸”、“碱”或“中”) 性，通过计算说明原因　　　　　　　　　　　　 。

（3）现代开采金矿：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金(Au)矿石，通空气，使矿石中的金粒溶解，得到Na[Au(CN)2]( 二氰合金酸钠)溶液；再用锌与Na[Au(CN)2]溶液发生置换反应生成金。金溶解过程中发生的化学方程式为　　　　　　　　　　　　 ；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为　　　　　　　　　　　　 。

（4）臭氧(O3)可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO, 进一步将NaCNO氧化得到N2 和NaHCO3,在氧化过程中，1mol O3得到2mole-。若要处理含NaCN0.001mol·L－1103L，至少需要标准状况下的O3　　　　　　　 L。

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含氰根（CN−）的废水必须经处理后排放。某电镀废水pH≈12，氰化物以CN−、Cu(CN)32−等形式存在（均以CN−计），处理流程如下：

(1)HCN是一元弱酸，用离子方程式表示NaCN水溶液显碱性的原因：______。

(2)二次处理阶段，使用不同方法氧化。

①过硫酸钾（K2S2O8）氧化法：K2S2O8溶液将CN−（N为－3价）氧化成毒性弱的CNO−（N为－3价）。

Ⅰ．碱性溶液中S2O82−在一定条件下氧化CN−生成CNO−和SO42−的离子方程式是______。

Ⅱ．不同浓度的K2S2O8溶液对CN−的去除率如图1。工业上选用浓度为1 mmol·L−1

K2S2O8溶液，不用0.75 mmol·L−1和2 mmol·L−1的原因是______。

Ⅲ．研究CN−的氧化去除机理。（文献中为碱性条件下的结论）

文献：a．没有Cu+，S2O82−对CN−没有去除效果。

b．S2O82−和Cu+反应生成硫酸根自由基（SO4−·）和CuO。

c．SO4−·可能转变为羟基自由基（·OH）。

d．SO4−· 、·OH均可将CN−氧化为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。

实验：相同条件下，向含Cu(CN)32−的碱性废水中加入叔丁醇，CN−的去除率没有影响；加入乙醇，CN−的去除率降低50%。两种不同的CN−的氧化去除机理如图2，结合文献和实验回答下列问题：

ⅰ．补全“机理一”_______________。

ⅱ．从“机理二”可看出CuO参与了去除CN−，列举其证据：______。

②电解法：碱性环境中，在阳极发生两步反应，CN−放电生成CNO−，CNO−再放电生成CO2和N2，第二步的阳极反应式是______。

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铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。某厂为了变废为宝，将工业废水（含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O72-)处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4，设计了如下实验流程：

（1）第①步反应的离子方程式是________________________________。

（2）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3 外，还有____________________。

（3）为保证磁性材料的质量，应控制第①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例为______________。在第②步过程中，须持续通入N2，原因是________________________________。

（4）将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是________________________________。

（5）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3)出发，制备FeCl3·6H2O，请设计制取FeCl3·6H2O的实验步骤：___________________________。 （可选用的试剂：铁粉、盐酸和H2O2溶液）

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现代工艺冶金过程中会产生导致水污染的CN-，在碱性条件下，双氧水可将其转化为碳酸盐和一种无毒气体。关于该转化反应，下列说法不正确的是

A.氰化物有毒，CN- 易与人体内的Fe2+、Fe3+ 络合

B.处理1molCN-，消耗2.5molH2O2

C.反应中每转移10mol电子生成22.4L无毒气体

D.用双氧水处理后的废水可直接排放

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