Question

【题目】生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响（注：破氰反应是指氧化剂将CN﹣氧化的反应）．
【相关资料】
①氰化物主要是以CN﹣和[Fe（CN）6]3﹣两种形式存在．
②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2+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﹣难被双氧水氧化，且pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越稳定，越难被氧化．
【实验过程】
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）

实验 序号	实验目的	初始pH	废水样品体积/mL	CuSO4溶液的体积/mL	双氧水溶液的体积/mL	蒸馏水的体积/mL
①	为以下实验操作参考	7	60	10	10	20
②	废水的初始pH对破氰反应速率的影响	12	60	10	10	20
③		7	60			10

（2）实验测得含氰废水中的总氰浓度（以CN﹣表示）随时间变化关系如图所示．

实验①中20～60min时间段反应速率：υ（CN﹣）= molL﹣1min﹣1 ．
（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﹣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，请你帮助他设计实验并验证上述结论，完成下表中内容．（己知：废水中的CN﹣浓度可用离子色谱仪测定）

实验步骤（不要写出具体操作过程）	预期实验现象和结论

Answer 1

【答案】
（1）双氧水的浓度对破氰反应速率的影响；10；20
（2）0.0175
（3）初始pH增大，催化剂Cu2+会形成Cu（OH）2沉淀，影响了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣
（4）分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN﹣浓度；相同时间内，若甲试管中的CN﹣浓度小于乙试管中的CN﹣浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN﹣浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用
【解析】解：（1.）影响该反应的因素有pH以及双氧水的浓度，实验目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响，其它量应不变，而且总体积不变，蒸馏水的体积为10mL，所以双氧水的体积为20mL，所以答案是：双氧水的浓度对破氰反应速率的影响；10；20；
（2.）根据v= = =0.0175molL﹣1min﹣1 ， 所以答案是：0.0175；
（3.）pH越大，[Fe（CN）6]3﹣越稳定，越难被氧化，所以破氰反应速率减小；因为氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HC03 ， 其中的碳由+2价变成+4价，1mol转移2mol的电子，而过氧化氢1mol也转移2mol的电子，所以CN一和H2O2的物质的量之比为1：1，所以反应的离子方程式为：CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣ ， 所以答案是：初始pH增大，催化剂Cu2+会形成Cu（OH）2沉淀，影响了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3﹣较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化）；CN﹣+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3﹣；
（4.）分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用用离子色谱仪测定废水中的CN一浓度，如果在相同时间内，若甲试管中的CN﹣浓度小于乙试管中的CN﹣浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用，
所以答案是：

实验方案（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN﹣浓度	相同时间内，若甲试管中的CN﹣浓度小于乙试管中的CN﹣浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN﹣浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用