Question

16．氫氰酸（HCN）是一種具有苦杏仁氣味的無色液體，易溶于水．回答下列問題：
（1）一定的溫度和催化劑作用下，利用甲烷、氨氣為原料氧化合成氫氰酸．
①氨氣的電子式為．
②合成氫氰酸的化學(xué)方程式為2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{催化劑}$2HCN+6H₂O
（2）已知25℃時(shí)HCN和H₂CO₃的電離常數(shù)（K_a）如表：

物質(zhì)	電離常數(shù)（Ka）
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7    Ka2=4.7×10-11

25℃時(shí)，物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、NaHCO₃和Na₂CO₃三種溶液，其pH最大的是Na₂CO₃（填化學(xué)式）．
（3）-定條件下，HCN與H₂和H₂O反應(yīng)如下：
I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
①反應(yīng)Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H=△H₁-△H₂ （用△H₁、△H₂表示）．
②對(duì)于反應(yīng)Ⅱ，減小壓強(qiáng)，HCN的轉(zhuǎn)化率不變（填“提高”、“不變”或“降低”）．
③反應(yīng)I、Ⅱ的平衡常數(shù)對(duì)數(shù)值（lgK）與溫度的關(guān)系如圖甲所示，則T₁K時(shí)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)對(duì)數(shù)值lgK=10．

（4）電解法處理含氰廢水的原理如圖乙所示，陽極CN^-先發(fā)生電極反應(yīng)：CN^-+2OH^--2e^-═CNO^-+H₂O，CNO^-在陽極上進(jìn)一步氧化的電極反應(yīng)式為2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)原子的最外層電子數(shù)來分析電子式，并注意離子的電子式書寫應(yīng)用中括號(hào)和帶電荷數(shù)，共價(jià)化合物不用中括號(hào)，氨氣有3個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子分別共用1對(duì)電子形成；
②一定的溫度和催化劑作用下，利用甲烷、氨氣為原料氧化合成氫氰酸，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（2）圖表中酸的電離平衡常數(shù)大小為H₂CO₃＞HCN＞HCO₃ ^-，酸越弱對(duì)應(yīng)鹽水解程度越大，堿性強(qiáng)溶液PH越大；
（3）①I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算Ⅰ-Ⅱ得到反應(yīng)Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H；
②HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)平衡不變；
③I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）K₁=$\frac{c（C{H}_{4}）c（N{H}_{3}）}{c（HCN）{c}^{3}（{H}_{2}）}$
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）K₂=$\frac{c（N{H}_{3}）c（CO）}{c（HCN）c（{H}_{2}O）}$
反應(yīng)ⅢCO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）K=$\frac{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}{c（CO）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，K₁=10^-15，K₂=10^-5，據(jù)此計(jì)算得到lgK；
（4）CNO^-在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)�、二氧化碳和水�?/p>

解答 解：（1）①氨氣有3個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子分別共用1對(duì)電子形成，電子式為：，故答案為：；
②一定的溫度和催化劑作用下，利用甲烷、氨氣為原料氧化合成氫氰酸和水，結(jié)合原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為：2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{催化劑}$2HCN+6H₂O，
故答案為：2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{催化劑}$2HCN+6H₂O；
（2）圖表中酸的電離平衡常數(shù)大小為H₂CO₃＞HCN＞HCO₃ ^-，酸越弱對(duì)應(yīng)鹽水解程度越大，25℃時(shí)，物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN、NaHCO₃和Na₂CO₃三種溶液，溶液PHNa₂CO₃ ＞NaCN＞NaHCO₃，其pH最大的是Na₂CO₃ ，
故答案為：Na₂CO₃ ；
（3）①I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算Ⅰ-Ⅱ得到反應(yīng)Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H=（△H₁-△H₂  ）KJ/mol，
故答案為：△H₁-△H₂ ；
②HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)平衡不變，HCN的轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：不變；
③I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）K₁=$\frac{c（C{H}_{4}）c（N{H}_{3}）}{c（HCN）{c}^{3}（{H}_{2}）}$
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）K₂=$\frac{c（N{H}_{3}）c（CO）}{c（HCN）c（{H}_{2}O）}$
反應(yīng)ⅢCO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）K=$\frac{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}{c（CO）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
K₁=10^-15，K₂=10^-5，K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=10^-10，lgK=10，
故答案為：10；
（4）電解法處理含氰廢水的原理如圖乙所示，陽極CN^-先發(fā)生電極反應(yīng)：CN^-+2OH^--2e^-═CNO^-+H₂O，CNO^-在陽極上進(jìn)一步氧化的電極反應(yīng)式為，2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)電離平衡、鹽類水解原理的應(yīng)用、電離平衡常數(shù)計(jì)算、原電池電解反應(yīng)書寫、熱化學(xué)方程式書寫等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．