Question

14．氰（CN）₂的化學(xué)性質(zhì)與鹵素很相似（X₂），稱為擬鹵素，氰能和氫氣反應(yīng)生成HCN，其水溶液是一種酸．氰的氧化性比溴弱、比碘強(qiáng)．
（1）HCN分子中含有4個(gè)共價(jià)鍵，寫出HCN的結(jié)構(gòu)式：H-C≡N．
（2）KCN溶液顯堿性，原因是CN^-+H₂O?HCN+OH^-（用離子方程式表示）．
（3）下列有關(guān)方程式不正確的是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溶液等體積混合，若溶液最終PH=8，則C（CN^-）小于C（HCN），原因是相同溫度和濃度情況下，HCN電離程度小于CN^-的水解程度．此溶液中C（CN^-）與C（HCN）差值的數(shù)值為：1.98×10^-6
（5）已知HCN可以在氧氣中燃燒成CO₂、H₂O和N₂，由此原理可以設(shè)計(jì)酸性條件下原電池，書寫其負(fù)極反應(yīng)式：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺．

Answer 1

分析 （1）氣體（CN）₂與Cl₂化學(xué)性質(zhì)相似，能與H₂反應(yīng)生成HCN（其水溶液是一種酸，則HCN中為H-CN形式，HCN含有4個(gè)共價(jià)鍵，則C與N原子之間形成三鍵；
（2）CN^-水解使KCN溶液顯堿性；
（3）由于氰（CN）₂的氧化性比溴弱、比碘強(qiáng)，即有氧化性：Cl₂＞Br₂＞（CN）₂＞I₂，則還原性：Cl^-＜Br^-＜CN^-＜I^-，據(jù)此分析．
（4）25℃，0.1mol/LKOH溶液和0.2mol/LHCN溶液等體積混合后得到濃度均為0.05mol/L的KCN和HCN的混合溶液，若溶液最終PH=8，則說明CN^-的水解程度大于HCN的電離程度；根據(jù)物料守恒和電荷守恒來分析；
（5）根據(jù)HCN可以在氧氣中燃燒成CO₂、H₂O和N₂的原理設(shè)計(jì)的酸性原電池中，HCN在負(fù)極上放電生成CO₂和N₂，根據(jù)電極方程式的書寫來分析．

解答 解：（1）氣體（CN）₂與Cl₂化學(xué)性質(zhì)相似，能與H₂反應(yīng)生成HCN（其水溶液是一種酸，則HCN中為H-CN形式，HCN含有4個(gè)共價(jià)鍵，則C與N原子之間形成三鍵，故HCN的結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，故答案為：H-C≡N；
（2）CN^-水解CN^-+H₂O?HCN+OH^-，破壞水的電離平衡，使KCN溶液顯堿性，故答案為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；
（3）由于氰（CN）₂的化學(xué)性質(zhì)與鹵素很相似（X₂），且氰（CN）₂的氧化性比溴弱、比碘強(qiáng)，即有氧化性：Cl₂＞Br₂＞（CN）₂＞I₂，則還原性：Cl^-＜Br^-＜CN^-＜I^-．
A．氰（CN）₂的化學(xué)性質(zhì)與鹵素很相似（X₂），而鹵素與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)發(fā)生歧化反應(yīng)，故（CN）₂和氫氧化鈉溶液反應(yīng)也發(fā)生歧化反應(yīng)：（CN）₂+2NaOH═NaCN+NaCNO+H₂O，故A正確；
B．MnO₂能將濃HCl氧化制取氯氣，而CN^-的還原性強(qiáng)于Cl^-，故反應(yīng)MnO₂+4HCN═Mn（CN）₂+（CN）₂+2H₂O能發(fā)生，故B正確；
C．由于氧化性（CN）₂＞I₂，故I₂不能將（CN）₂置換出，即反應(yīng)I₂+2KCN═2KI+（CN）₂不能發(fā)生，故C錯(cuò)誤；
D．由于還原性Br^-＜CN^-，故向NaBr（aq）和KCN（aq）中加入少量Cl₂，氯氣只氧化CN^-，故發(fā)生反應(yīng)：Cl₂+2NaCN═2NaCl+（CN）₂，故D錯(cuò)誤．
故選CD．
（4）25℃，0.1mol/LKOH溶液和0.2mol/LHCN溶液等體積混合后得到濃度均為0.05mol/L的KCN和HCN的混合溶液，若溶液最終PH=8，則說明CN^-的水解程度大于HCN的電離程度：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，HCN?CN^-+H⁺．而pH=8，故C（H⁺）=10^-8mol/L，C（OH^-）=10^-6mol/L，根據(jù)物料守恒可知：C（CN^-）+C（HCN）=2C（K⁺）  ①
根據(jù)電荷守恒可知：C（CN^-）+C（OH^-）=C（K⁺）+C（H⁺） ②將①②聯(lián)立可得：C（HCN）-C（CN^-）=2C（OH^-）-2C（H⁺）=2×10^-6mol/L-2×10^-8mol/L=1.98×10^-6．
故答案為：小于；相同溫度和濃度情況下，HCN電離程度小于CN^-的水解程度；1.98×10^-6；
（5）由于HCN可以在氧氣中燃燒成CO₂、H₂O和N₂，故據(jù)此原理設(shè)計(jì)的酸性原電池中，HCN在負(fù)極上放電生成CO₂和N₂，在此過程中失去電子，結(jié)合酸性環(huán)境可知負(fù)極反應(yīng)為：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺，故答案為：2HCN-10e^-+4H₂O=2CO₂+N₂+10H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題依托信息給予題，考查了鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)、鹽的混合溶液中的離子濃度的計(jì)算和大小比較，難度不大，應(yīng)注意燃料電池中電極方程式的書寫方法．