Question

20．NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料．用于基本化學合成、冶金等．
（1）用含NaCN（N顯一3價）的廢水合成黃血鹽（K₄[Fe（CN）₆]）的主要工藝流程如圖：

①寫出NaCN的電子式．
②在反應器中發(fā)生的主要反應的方程式為6NaCN+FeSO₄+CaCl₂=Na₄[Fe（CN）₆+CaSO₄↓+2NaCl．
③加入碳酸鈉溶液主要目的是除去其中的Ca²⁺；．
（2）已知HCN的電離常數K_a=6.2×10^-10，濃度均為0.1mol•L^-1的NaCN和HCN的混合溶液顯堿性（填“酸”、“堿”或“中”） 性，通過計算說明原因${K_h}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）}}{{c（C{N^-}）}}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）•c（{H^+}）}}{{c（C{N^-}）•c（{H^+}）}}=\frac{K_W}{K_a}=\frac{{1×{{10}^{-14}}}}{{6.2×{{10}^{-10}}}}$=1.6×10^-5＞6.2×10^-10．
（3）現代開采金礦：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金（Au）礦石，通空氣，使礦石中的金粒溶解，得到Na[Au（CN）₂]（ 二氰合金酸鈉）溶液；再用鋅與Na[Au（CN）₂]溶液發(fā)生置換反應生成金．金溶解過程中發(fā)生的化學方程式為4Au+8NaCN+2H₂O+O₂=4Na[Au（CN）₂]+4NaOH；消耗的鋅與生成的金的物質的量之比為1：2．
（4）臭氧（O₃）可以將劇毒的NaCN溶液氧化為無毒的NaCNO，進一步將NaCNO氧化得到N₂ 和NaHCO₃，在氧化過程中，1mol O₃得到2mole^-．若要處理含NaCN0.001mol•L^-110³L，至少需要標準狀況下的O₃56L．

Answer 1

分析 （1）實驗目的是合成黃血鹽，由流程可知，NaCN廢液中加入硫酸亞鐵、氯化鈣，發(fā)生6NaCN+FeSO₄+CaCl₂=Na₄[Fe（CN）₆+CaSO₄↓+2NaCl，然后加入碳酸鈉溶液可除去過量的Ca²⁺，經過濾后在濾液中加入KCl可轉化生成K₄[Fe（CN）₆，以此解答該題；
（2）根據${K}_{h}=\frac{c（HCN）c（O{H}^{-}）}{c（C{N}^{-}）}$計算出水解平衡常數，比較NaCN的水解平衡常數和HCN的電離平衡常數可判斷溶液的酸堿性；
（3）根據題意可知，NaCN溶液與Au以及空氣中的氧氣反應，Na[Au（CN）₂]（ 二氰合金酸鈉）溶液，利用元素守恒可書寫化學方程式，根據電子得失守恒可計算出消耗的鋅與生成的金的物質的量之比；
（4）每摩爾NaCN氧化為N₂和和NaHCO₃，需要轉移5mol電子，1mol O₃得到2mole^-，根據電子得失守恒可計算出標準狀況下的O₃ 的體積；

解答 解：（1）實驗目的是合成黃血鹽，由流程可知，NaCN廢液中加入硫酸亞鐵、氯化鈣，發(fā)生6NaCN+FeSO₄+CaCl₂=Na₄[Fe（CN）₆+CaSO₄↓+2NaCl，然后加入碳酸鈉溶液可除去過量的Ca²⁺，經過濾后在濾液中加入KCl可轉化生成K₄[Fe（CN）₆，
①NaCN為離子化合物，電子式為，
故答案為：；
②NaCN廢液中加入硫酸亞鐵、氯化鈣，發(fā)生6NaCN+FeSO₄+CaCl₂=Na₄[Fe（CN）₆+CaSO₄↓+2NaCl，
故答案為：6NaCN+FeSO₄+CaCl₂=Na₄[Fe（CN）₆+CaSO₄↓+2NaCl；
③反應器中加入氯化鈣，加入碳酸鈉溶液可除去過量的Ca²⁺，
故答案為：除去其中的Ca²⁺；
（2）根據${K}_{h}=\frac{c（HCN）c（O{H}^{-}）}{c（C{N}^{-}）}$可知，${K_h}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）}}{{c（C{N^-}）}}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）•c（{H^+}）}}{{c（C{N^-}）•c（{H^+}）}}=\frac{K_W}{K_a}=\frac{{1×{{10}^{-14}}}}{{6.2×{{10}^{-10}}}}$=1.6×10^-5＞6.2×10^-10，即水解平衡常數大于電離平衡常數，所以溶液呈堿性，
故答案為：堿性；${K_h}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）}}{{c（C{N^-}）}}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）•c（{H^+}）}}{{c（C{N^-}）•c（{H^+}）}}=\frac{K_W}{K_a}=\frac{{1×{{10}^{-14}}}}{{6.2×{{10}^{-10}}}}$=1.6×10^-5＞6.2×10^-10；
（3）根據題意可知，NaCN溶液與Au以及空氣中的氧氣反應，Na[Au（CN）₂]（ 二氰合金酸鈉）溶液，反應的化學方程式為4Au+8NaCN+2H₂ O+O₂=4Na[Au（CN）₂]+4NaOH，還原1mol金要轉移1mol電子，而每mol鋅能轉移2mol電子，所以消耗的鋅與生成的金的物質的量之比為1：2，
故答案為：4Au+8NaCN+2H₂ O+O₂=4Na[Au（CN）₂]+4NaOH；1：2；
（4）每摩爾NaCN氧化為N₂和和NaHCO₃，需要轉移5mol電子，1mol O₃得到2mole^-，根據電子得失守恒可知，若要處理含NaCN0.001mol•L^-110³L，至少需要標準狀況下的O₃ 的體積為$\frac{5}{2}$×0.001mol•L^-1×10³L×22.4L•mol^-1=56L，
故答案為：56．

點評 本題考查物質的制備實驗方案的設計，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高考常見題型，注意根據流程圖把握實驗的原理和操作方法，注意運用電子守恒進行計算，難度中等．