Question

14．氰（CN）₂的化学性质与卤素很相似（X₂），称为拟卤素，氰能和氢气反应生成HCN，其水溶液是一种酸．氰的氧化性比溴弱、比碘强．
（1）HCN分子中含有4个共价键，写出HCN的结构式：H-C≡N．
（2）KCN溶液显碱性，原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用离子方程式表示）．
（3）下列有关方程式不正确的是CD．
A．（CN）₂+2NaOH═NaCN+NaCNO+H₂O
B．MnO₂+4HCN═Mn（CN）₂+（CN）₂+2H₂O
C．I₂+2KCN═2KI+（CN）₂
D．向NaBr（aq）和KCN（aq）中加入少量Cl₂：Cl₂+2NaBr═2NaCl+Br₂
（4）25℃，0.1mol/LKOH溶液和0.2mol/LHCN溶液等体积混合，若溶液最终PH=8，则C（CN^-）小于C（HCN），原因是相同温度和浓度情况下，HCN电离程度小于CN^-的水解程度．此溶液中C（CN^-）与C（HCN）差值的数值为：1.98×10^-6
（5）已知HCN可以在氧气中燃烧成CO₂、H₂O和N₂，由此原理可以设计酸性条件下原电池，书写其负极反应式：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）气体（CN）₂与Cl₂化学性质相似，能与H₂反应生成HCN（其水溶液是一种酸，则HCN中为H-CN形式，HCN含有4个共价键，则C与N原子之间形成三键；
（2）CN^-水解使KCN溶液显碱性；
（3）由于氰（CN）₂的氧化性比溴弱、比碘强，即有氧化性：Cl₂＞Br₂＞（CN）₂＞I₂，则还原性：Cl^-＜Br^-＜CN^-＜I^-，据此分析．
（4）25℃，0.1mol/LKOH溶液和0.2mol/LHCN溶液等体积混合后得到浓度均为0.05mol/L的KCN和HCN的混合溶液，若溶液最终PH=8，则说明CN^-的水解程度大于HCN的电离程度；根据物料守恒和电荷守恒来分析；
（5）根据HCN可以在氧气中燃烧成CO₂、H₂O和N₂的原理设计的酸性原电池中，HCN在负极上放电生成CO₂和N₂，根据电极方程式的书写来分析．

解答 解：（1）气体（CN）₂与Cl₂化学性质相似，能与H₂反应生成HCN（其水溶液是一种酸，则HCN中为H-CN形式，HCN含有4个共价键，则C与N原子之间形成三键，故HCN的结构式为H-C≡N，故答案为：H-C≡N；
（2）CN^-水解CN^-+H₂O?HCN+OH^-，破坏水的电离平衡，使KCN溶液显碱性，故答案为：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；
（3）由于氰（CN）₂的化学性质与卤素很相似（X₂），且氰（CN）₂的氧化性比溴弱、比碘强，即有氧化性：Cl₂＞Br₂＞（CN）₂＞I₂，则还原性：Cl^-＜Br^-＜CN^-＜I^-．
A．氰（CN）₂的化学性质与卤素很相似（X₂），而卤素与氢氧化钠反应时发生歧化反应，故（CN）₂和氢氧化钠溶液反应也发生歧化反应：（CN）₂+2NaOH═NaCN+NaCNO+H₂O，故A正确；
B．MnO₂能将浓HCl氧化制取氯气，而CN^-的还原性强于Cl^-，故反应MnO₂+4HCN═Mn（CN）₂+（CN）₂+2H₂O能发生，故B正确；
C．由于氧化性（CN）₂＞I₂，故I₂不能将（CN）₂置换出，即反应I₂+2KCN═2KI+（CN）₂不能发生，故C错误；
D．由于还原性Br^-＜CN^-，故向NaBr（aq）和KCN（aq）中加入少量Cl₂，氯气只氧化CN^-，故发生反应：Cl₂+2NaCN═2NaCl+（CN）₂，故D错误．
故选CD．
（4）25℃，0.1mol/LKOH溶液和0.2mol/LHCN溶液等体积混合后得到浓度均为0.05mol/L的KCN和HCN的混合溶液，若溶液最终PH=8，则说明CN^-的水解程度大于HCN的电离程度：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，HCN?CN^-+H⁺．而pH=8，故C（H⁺）=10^-8mol/L，C（OH^-）=10^-6mol/L，根据物料守恒可知：C（CN^-）+C（HCN）=2C（K⁺）  ①
根据电荷守恒可知：C（CN^-）+C（OH^-）=C（K⁺）+C（H⁺） ②将①②联立可得：C（HCN）-C（CN^-）=2C（OH^-）-2C（H⁺）=2×10^-6mol/L-2×10^-8mol/L=1.98×10^-6．
故答案为：小于；相同温度和浓度情况下，HCN电离程度小于CN^-的水解程度；1.98×10^-6；
（5）由于HCN可以在氧气中燃烧成CO₂、H₂O和N₂，故据此原理设计的酸性原电池中，HCN在负极上放电生成CO₂和N₂，在此过程中失去电子，结合酸性环境可知负极反应为：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺，故答案为：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺．

点评 本题依托信息给予题，考查了卤素单质间的置换反应、盐的混合溶液中的离子浓度的计算和大小比较，难度不大，应注意燃料电池中电极方程式的书写方法．