Question

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)。

Answer

（1）阴极；2OH－+Cl－—2e－ = ClO－ +H2O

（2）HCO3－（3）[Fe(CN)6]3－+3 H2O Fe(OH)3 + 3HCN + 3CN－

（4）b；碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3－转变为CN－而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—= 4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3－难以水解释放出CN－(且水解产生少量HCN有毒)；（5）0.021

【解析】

试题分析：I．（1）该电解质溶液呈碱性，电解时，用不活泼金属或导电非金属作负极，可以用较不活泼金属作正极，所以可以用石墨作氧化剂、铁作阴极，阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根离子和水，所以阳极反应式为Cl-+2OH--2e-═ClO-+H2O，故答案为：阴极；Cl-+2OH--2e-═ClO-+H2O；

II．（2）根据质量守恒定律，CN一+H2O2+H2O===A+NH3↑，A是HCO3－，故答案为：HCO3－；

（3）K3[Fe(CN)6]在中性溶液中有微弱水解，水解反应的方程式为[Fe(CN)6]3－+3 H2O Fe(OH)3 + 3HCN + 3CN－，故答案为：[Fe(CN)6]3－+3 H2O Fe(OH)3 + 3HCN + 3CN－；

（4）根据图2，在pH=10和11时，除氰效果较好，都达到了80%以上，故选b；是因为碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3－转变为CN－而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—=4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3－难以水解释放出CN－(且水解产生少量HCN有毒)，故答案为：b；碱性适中，有利于[Fe(CN)6]3－转变为CN－而被氧化；碱性太强，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—=4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后难以除去；碱性太弱[Fe(CN)6]3－难以水解释放出CN－(且水解产生少量HCN有毒)；

（5）根据图3，n(H2O2)：n(CN－)=250：1时，剩余总氰为0.16 mg·L－1，除氰率达80%，起始浓度c(CN-)==0.8mg/L，v(CN－)==0.021mg·L－1min－1，故答案为：0.021。

考点：考查了电解原理的应用、化学反应速率的计算、质量守恒定律的应用、化学平衡常数等相关知识。