Question

【题目】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·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______。

Answer 1

【答案】 1 mmol·L1比0.75 mmol·L1的反应速率快，CN的去除率高，比2 mmol·L1成本低 CN、CNO、SO4·、SO42（从左到右） 碱性条件下要有Cu+才能去除CN，而Cu+会生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，说明CuO参与了去除CN

【解析】

（1）CN水解显碱性；

（2）K2S2O8溶液将CN（N为－3价）氧化成毒性弱的CNO（N为－3价），

①根据氧化还原原理书写氧化还原方程式；由图1比较CN的去除率，考虑反应的速率和原料的经济性；由图2结合题目信息分析反应机理。

② 阳极第二步反应为CNO再放电生成CO2和N2， CNO中碳元素显+4价，氮元素显-3价。

（1）HCN是一元弱酸，NaCN会水解导致溶液显碱性，离子方程式为：，故答案为：；

（2）①Ⅰ、碱性溶液中S2O82在一定条件下氧化CN生成CNO和SO42的离子方程式为：；

Ⅱ、由图1看出，选用浓度为1 mmol·L1K2S2O8溶液，既考虑了反应的速率和CN的转化率，也考虑了成本，故答案为：1 mmol·L1比0.75 mmol·L1的反应速率快，CN的去除率高，比2 mmol·L1成本低；

Ⅲ、ⅰ、结合文献资料（b）可知S2O82和Cu+反应生成硫酸根自由基（SO4·）和CuO，再结合总反应看，SO4·再与CN反应生成CNO和SO42，故图中机理一所填物质依次为：CN、CNO、SO4·、SO42（从左到右）；故答案为：CN、CNO、SO4·、SO42（从左到右）；

ⅱ、碱性条件下，没有Cu+，CN-不会被去除，而Cu+会生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，说明CuO参与了去除CN；故答案为：碱性条件下要有Cu+才能去除CN，而Cu+会生成CuO，加入乙醇，可以使SO4·失去活性，而CN-的去除率仍然有50%，说明CuO参与了去除CN；

②阳极第二步反应为CNO再放电生成CO2和N2，电极反应式为：。