Question

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________。

(2)已知25℃时HCN和H₂CO₃的电离常数(K_a)如下表：

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0.1 mol • L^-1的NaCN、NaHCO₃和Na₂CO₃三种溶液，其pH最大的是________ (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=__________(用△H₁、△H₂表示）。

②对于反应Ⅱ，减小压强，HCN的转化率______(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=_________。

(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________________。

Answer

2CH4+2NH3+3O22HCN+ 6H2O Na2CO3 △H1-△H2 不变 10 2CNO-+4OH--6e-=N2↑+2CO2↑+2H2O

【解析】(1)①氨气是共价化合物，其电子式为；

②甲烷、氨气和氧气在催化剂的作用下加热生成氢氰酸和水，结合电子守恒、原子守恒得此反应的化学方程式为2CH4+2NH3+3O22HCN+ 6H2O；

(2)相同条件下，电离平衡常数越小，酸越弱，酸根离子的水解程度越大，由25℃时HCN和H2CO3的电离常数可知，酸性强弱为：H2CO3＞HCN＞HCO3-，则CO32-的水解程度最大，25 ℃时，物质的量浓度均为0.1 mol • L-1的NaCN、NaHCO3和Na2CO3三种溶液，其pH最大的是Na2CO3；

(3)①已知：I. HCN(g)+3H2(g)NH3(g)+CH4(g) △H1，Ⅱ.HCN(g) + H2O(g)NH3(g)+CO(g) △H2，由I-Ⅱ可得反应Ⅲ，CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)，则△H=△H1-△H2；

②对于反应Ⅱ：HCN(g) + H2O(g)NH3(g)+CO(g)，改变压强平衡不移动，则减小压强，HCN的转化率不变；

③由①分析可知：由I-Ⅱ可得反应Ⅲ，K=KI/KⅡ，则lgK=lgKI-lgKⅡ=15-5=10；

(4)由电解法处理含氰废水的原理图可知，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生成CO2和N2，发生的电极反应式为2CNO-+4OH--6e-=N2↑+2CO2↑+2H2O。