Question

【題目】生產中可用雙氧水氧化法處理電鍍含氰廢水，某化學興趣小組模擬該法探究有關因素對破氰反應速率的影響（注：破氰反應是指氧化劑將CN﹣氧化的反應）．
【相關資料】
①氰化物主要是以CN﹣和[Fe（CN）6]3﹣兩種形式存在．
②Cu2+可作為雙氧水氧化法破氰處理過程中的催化劑；Cu2+在偏堿性條件下對雙氧水分解影響較弱，可以忽略不計．
③[Fe（CN）6]3﹣較CN﹣難被雙氧水氧化，且pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越穩定，越難被氧化．
【實驗過程】
在常溫下，控制含氰廢水樣品中總氰的初始濃度和催化劑Cu2+的濃度相同，調節含氰廢水樣品不同的初始pH和一定濃度雙氧水溶液的用量，設計如下對比實驗：
（1）請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）

實驗 序號	實驗目的	初始pH	廢水樣品體積/mL	CuSO4溶液的體積/mL	雙氧水溶液的體積/mL	蒸餾水的體積/mL
①	為以下實驗操作參考	7	60	10	10	20
②	廢水的初始pH對破氰反應速率的影響	12	60	10	10	20
③		7	60			10

（2）實驗測得含氰廢水中的總氰濃度（以CN﹣表示）隨時間變化關系如圖所示．

實驗①中20～60min時間段反應速率：υ（CN﹣）= molL﹣1min﹣1 ．
（3）實驗①和實驗②結果表明，含氰廢水的初始pH增大，破氰反應速率減小，其原因可能是 （填一點即可）．在偏堿性條件下，含氰廢水中的CN﹣最終被雙氧水氧化為HCO3﹣ ， 同時放出NH3 ， 試寫出該反應的離子方程式： ．
（4）該興趣小組同學要探究Cu2+是否對雙氧水氧化法破氰反應起催化作用，請你幫助他設計實驗并驗證上述結論，完成下表中內容．（己知：廢水中的CN﹣濃度可用離子色譜儀測定）

實驗步驟（不要寫出具體操作過程）	預期實驗現象和結論

Answer 1

【答案】
（1）雙氧水的濃度對破氰反應速率的影響；10；20
（2）0.0175
（3）初始pH增大，催化劑Cu2+會形成Cu（OH）2沉淀，影響了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣較中性和酸性條件下更穩定，難以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣
（4）分別取等體積、等濃度的含氰廢水于甲、乙兩支試管中，再分別加入等體積、等濃度的雙氧水溶液，只向甲試管中加入少量的無水硫酸銅粉末，用離子色譜儀測定相同反應時間內兩支試管中的CN﹣濃度；相同時間內，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應起催化作用；若兩試管中的CN﹣濃度相同，則Cu2+對雙氧水破氰反應不起催化作用
【解析】解：（1.）影響該反應的因素有pH以及雙氧水的濃度，實驗目的為廢水的初始pH對破氰反應速率的影響和雙氧水的濃度對破氰反應速率的影響，其它量應不變，而且總體積不變，蒸餾水的體積為10mL，所以雙氧水的體積為20mL，所以答案是：雙氧水的濃度對破氰反應速率的影響；10；20；
（2.）根據v= = =0.0175molL﹣1min﹣1 ， 所以答案是：0.0175；
（3.）pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越穩定，越難被氧化，所以破氰反應速率減小；因為氰廢水中的CN一最終被雙氧水氧化為HC03 ， 其中的碳由+2價變成+4價，1mol轉移2mol的電子，而過氧化氫1mol也轉移2mol的電子，所以CN一和H2O2的物質的量之比為1：1，所以反應的離子方程式為：CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣ ， 所以答案是：初始pH增大，催化劑Cu2+會形成Cu（OH）2沉淀，影響了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣較中性和酸性條件下更穩定，難以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣；
（4.）分別取溫度相同、體積、濃度相同的含氰廢水的試樣兩等份，滴加過氧化氫，一份中加入少量的無水硫酸銅粉末，另一份不加，用用離子色譜儀測定廢水中的CN一濃度，如果在相同時間內，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應起催化作用，反之則不起催化作用，
所以答案是：

實驗方案（不要求寫出具體操作過程）	預期實驗現象和結論
分別取等體積、等濃度的含氰廢水于甲、乙兩支試管中，再分別加入等體積、等濃度的雙氧水溶液，只向甲試管中加入少量的無水硫酸銅粉末，用離子色譜儀測定相同反應時間內兩支試管中的CN﹣濃度	相同時間內，若甲試管中的CN﹣濃度小于乙試管中的CN﹣濃度，則Cu2+對雙氧水破氰反應起催化作用；若兩試管中的CN﹣濃度相同，則Cu2+對雙氧水破氰反應不起催化作用