Question

16．氢氰酸（HCN）是一种具有苦杏仁气味的无色液体，易溶于水．回答下列问题：
（1）一定的温度和催化剂作用下，利用甲烷、氨气为原料氧化合成氢氰酸．
①氨气的电子式为．
②合成氢氰酸的化学方程式为2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{催化剂}$2HCN+6H₂O
（2）已知25℃时HCN和H₂CO₃的电离常数（K_a）如表：

物质	电离常数（Ka）
HCN	Ka=5×10-10
H2CO3	Ka1=4.5×10-7    Ka2=4.7×10-11

25℃时，物质的量浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、NaHCO₃和Na₂CO₃三种溶液，其pH最大的是Na₂CO₃（填化学式）．
（3）-定条件下，HCN与H₂和H₂O反应如下：
I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
①反应Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H=△H₁-△H₂ （用△H₁、△H₂表示）．
②对于反应Ⅱ，减小压强，HCN的转化率不变（填“提高”、“不变”或“降低”）．
③反应I、Ⅱ的平衡常数对数值（lgK）与温度的关系如图甲所示，则T₁K时，反应Ⅲ的平衡常数对数值lgK=10．

（4）电解法处理含氰废水的原理如图乙所示，阳极CN^-先发生电极反应：CN^-+2OH^--2e^-═CNO^-+H₂O，CNO^-在阳极上进一步氧化的电极反应式为2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根据原子的最外层电子数来分析电子式，并注意离子的电子式书写应用中括号和带电荷数，共价化合物不用中括号，氨气有3个氢原子和1个氮原子分别共用1对电子形成；
②一定的温度和催化剂作用下，利用甲烷、氨气为原料氧化合成氢氰酸，结合原子守恒配平书写化学方程式；
（2）图表中酸的电离平衡常数大小为H₂CO₃＞HCN＞HCO₃ ^-，酸越弱对应盐水解程度越大，碱性强溶液PH越大；
（3）①I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
结合盖斯定律计算Ⅰ-Ⅱ得到反应Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H；
②HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）反应为气体体积不变的反应，减小压强平衡不变；
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=$\frac{c（N{H}_{3}）c（CO）}{c（HCN）c（{H}_{2}O）}$
反应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，据此计算得到lgK；
（4）CNO^-在阳极上失电子发生氧化反应生成氮气、二氧化碳和水；

解答 解：（1）①氨气有3个氢原子和1个氮原子分别共用1对电子形成，电子式为：，故答案为：；
②一定的温度和催化剂作用下，利用甲烷、氨气为原料氧化合成氢氰酸和水，结合原子守恒配平书写化学方程式为：2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{催化剂}$2HCN+6H₂O，
故答案为：2CH₄+2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{催化剂}$2HCN+6H₂O；
（2）图表中酸的电离平衡常数大小为H₂CO₃＞HCN＞HCO₃ ^-，酸越弱对应盐水解程度越大，25℃时，物质的量浓度均为0.1mol•L^-1的NaCN、NaHCO₃和Na₂CO₃三种溶液，溶液PHNa₂CO₃ ＞NaCN＞NaHCO₃，其pH最大的是Na₂CO₃ ，
故答案为：Na₂CO₃ ；
（3）①I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）△H₁
Ⅱ．HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）△H₂
结合盖斯定律计算Ⅰ-Ⅱ得到反应Ⅲ，CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）的△H=（△H₁-△H₂  ）KJ/mol，
故答案为：△H₁-△H₂ ；
②HCN（g）+H₂O（g）?NH₃（g）+CO（g）反应为气体体积不变的反应，减小压强平衡不变，HCN的转化率不变，
故答案为：不变；
③I．HCN（g）+3H₂（g）?NH₃（g）+CH₄（g）K₁=$\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=$\frac{c（N{H}_{3}）c（CO）}{c（HCN）c（{H}_{2}O）}$
反应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，
故答案为：10；
（4）电解法处理含氰废水的原理如图乙所示，阳极CN^-先发生电极反应：CN^-+2OH^--2e^-═CNO^-+H₂O，CNO^-在阳极上进一步氧化的电极反应式为，2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O，
故答案为：2CNO^-+4OH^--6e^-=N₂↑+2CO₂↑+2H₂O；

点评 本题考查了弱电解质电离平衡、盐类水解原理的应用、电离平衡常数计算、原电池电解反应书写、热化学方程式书写等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．