Question

【題目】I．錳是在地殼中廣泛分布的元素之一，其單質和化合物在工農業生產中有著重要的作用。已知Al的燃燒熱為ΔH=—ckJ·mol—1，金屬錳可用鋁熱法制得。其余相關熱化學方程式為：3Mn3O4(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al2O3(s) ΔH1 = akJ·mol—1

3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g) ΔH2 = b kJ·mol—1

則3MnO2(s)+4Al(s)=3Mn(s)+2Al2O3(s) ΔH3 =__________kJ·mol—1（用含a、b、c的式子表示）

II．無機和有機氰化物在工農業生產中應用廣泛，尤其是冶金工業常用氰化物，含氰廢水的處理顯得尤為重要。含氰廢水中的氰化物常以[Fe(CN)6]3-和CN-的形式存在，工業上有多種廢水處理方法。

（1）電解處理法：用如圖所示裝置處理含CN－廢水時，控制溶液pH為9~10并加入NaCl，一定條件下電解，陽極產生的ClO－將CN－氧化為無害物質而除去。鐵電極為__________（填“陰極”或“陽極”），陽極產生ClO－的電極反應為__________，陽極產生的ClO－將CN－氧化為無害物質而除去的離子方程式為__________。

（2）UV（紫外光線的簡稱）—H2O2氧化法。

實驗過程：取一定量含氰廢水，調節pH，加入一定物質的量的H2O2，置于UV工藝裝置中，光照一定時間后取樣分析。

【查閱資料】

①在強堿性溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—=4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O，[Fe(CN)6]4－更穩定；

②[Fe(CN)6]3－轉化為CN－容易被H2O2除去；

③HCN是有毒的弱酸，易揮發。

①廢水中的CN一經以下反應實現轉化：CN—+H2O2+H2O=A+NH3↑，則A是__________（用符號表示）。

②含氰廢水在不同pH下的除氰效果如圖所示，pH選擇的最佳范圍應為__________(a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解釋該pH不宜太大的原因__________。

Answer 1

【答案】ΔH=a/3+b — 4/3c kJ·mol-1陰極Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O5ClO—+2CN—+2OH—=2CO32—+N2↑+5Cl—+H2OHCO3—b堿性太強，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后難以除去

【解析】I.①3Mn3O4(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al2O3(s) ，②3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g)，③4Al(s)＋3O2(g)=2Al2O3(s) △H=－4ckJ·mol－1，(①＋3×②＋③)/3，得出△H=(a＋3b－4c)/3kJ·mol－1； II.（1）依據電解原理，金屬作陽極，先失電子，題目中提供信息：陽極產生的是ClO－，因此鐵作陰極，陽極是失電子，化合價升高，控制溶液的pH在9－10，說明溶液顯堿性，陽極反應式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，ClO－將CN－氧化成無害物質，即Cl轉化成Cl－，環境是堿性環境，C轉化成CO32－，N轉化成N2，ClO－＋CN－→CO2↑＋N2↑＋Cl－，然后根據化合價升降進行配平，5ClO－＋2CN－→2CO32－＋N2↑＋5Cl－，利用電荷守恒和原子守恒，配平其他，寫出缺少的微粒，因此離子反應方程式為：5ClO－＋2CN－＋2OH－=2CO32－＋N2↑＋5Cl－＋H2O；（2）①根據元素守恒、原子守恒、電荷守恒，A應帶一個單位的負電荷，A中含有的一個C原子、一個H原子、3個氧原子，因此A為HCO3－，②根據不同pH對除氰效果的影響圖，應選擇除氰率最高的即pH在10～11，故選項b正確；根據查閱資料①，[Fe(CN)6]4－在堿性條件下更穩定，難以除去，具體回答是：堿性太強，溶液中4[Fe(CN)6]3－+4OH—===4[Fe(CN)6]4－+O2↑+2H2O生成[Fe(CN)6]4－后難以除去。