Question

I．锰是在地壳中广泛分布的元素之一，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的作用。已知Al的燃烧热为ΔH=—ckJ·mol^—1，金属锰可用铝热法制得。其余相关热化学方程式为：3Mn₃O₄(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al₂O₃(s)   ΔH₁ = akJ·mol^—1

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

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

II．无机和有机氰化物在工农业生产中应用广泛，尤其是冶金工业常用氰化物，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。

（1）电解处理法：用如图所示装置处理含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。铁电极为__________（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO^－的电极反应为__________，阳极产生的ClO^－将CN^－氧化为无害物质而除去的离子方程式为__________。

（2）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。

①废水中的CN^一经以下反应实现转化：CN^—+H₂O₂+H₂O=A+NH₃↑，则A是__________（用符号表示）。

②含氰废水在不同pH下的除氰效果如图所示，pH选择的最佳范围应为__________(a．7-10；b．10-11；c．11-13)，解释该pH不宜太大的原因__________。

Answer

ΔH=a/3+b — 4/3c kJ·mol-1阴极Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O5ClO—+2CN—+2OH—=2CO32—+N2↑+5Cl—+H2OHCO3—b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

【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）依据电解原理，金属作阳极，先失电子，题目中提供信息：阳极产生的是ClO－，因此铁作阴极，阳极是失电子，化合价升高，控制溶液的pH在9－10，说明溶液显碱性，阳极反应式为Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，ClO－将CN－氧化成无害物质，即Cl转化成Cl－，环境是碱性环境，C转化成CO32－，N转化成N2，ClO－＋CN－→CO2↑＋N2↑＋Cl－，然后根据化合价升降进行配平，5ClO－＋2CN－→2CO32－＋N2↑＋5Cl－，利用电荷守恒和原子守恒，配平其他，写出缺少的微粒，因此离子反应方程式为：5ClO－＋2CN－＋2OH－=2CO32－＋N2↑＋5Cl－＋H2O；（2）①根据元素守恒、原子守恒、电荷守恒，A应带一个单位的负电荷，A中含有的一个C原子、一个H原子、3个氧原子，因此A为HCO3－，②根据不同pH对除氰效果的影响图，应选择除氰率最高的即pH在10～11，故选项b正确；根据查阅资料①，[Fe(CN)6]4－在碱性条件下更稳定，难以除去，具体回答是：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。

点睛：考查化学反应原理的应用，学生主要在电极反应式的书写、氧化还原反应方程式的书写、化学平衡的计算上失分，电极反应式的书写应注意先写出化合价变化的微粒和产物，像本题写出Cl－→ClO－，然后根据化合价变化写出得失电子的物质的量，即Cl－－2e－→ClO－，根据环境判断出缺少的微粒，本题的环境是碱性，应是OH－、H2O参与反应和生成，然后前后所带电荷守恒，写出反应式：Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O；氧化还原反应方程式的书写类似电极反应式的书写，只要平时多加练习，这部分内容应是不难的。