题目内容

20．NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料．用于基本化学合成、冶金等．
（1）用含NaCN（N显一3价）的废水合成黄血盐（K4[Fe（CN）6]）的主要工艺流程如图：

①写出NaCN的电子式．
②在反应器中发生的主要反应的方程式为6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe（CN）6+CaSO4↓+2NaCl．
③加入碳酸钠溶液主要目的是除去其中的Ca2+；．
（2）已知HCN的电离常数Ka=6.2×10-10，浓度均为0.1mol•L-1的NaCN和HCN的混合溶液显碱性（填“酸”、“碱”或“中”） 性，通过计算说明原因${K_h}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）}}{{c（C{N^-}）}}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）•c（{H^+}）}}{{c（C{N^-}）•c（{H^+}）}}=\frac{K_W}{K_a}=\frac{{1×{{10}^{-14}}}}{{6.2×{{10}^{-10}}}}$=1.6×10-5＞6.2×10-10．
（3）现代开采金矿：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金（Au）矿石，通空气，使矿石中的金粒溶解，得到Na[Au（CN）2]（ 二氰合金酸钠）溶液；再用锌与Na[Au（CN）2]溶液发生置换反应生成金．金溶解过程中发生的化学方程式为4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au（CN）2]+4NaOH；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1：2．
（4）臭氧（O3）可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO，进一步将NaCNO氧化得到N2 和NaHCO3，在氧化过程中，1mol O3得到2mole-．若要处理含NaCN0.001mol•L-1103L，至少需要标准状况下的O356L．

分析 （1）实验目的是合成黄血盐，由流程可知，NaCN废液中加入硫酸亚铁、氯化钙，发生6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe（CN）6+CaSO4↓+2NaCl，然后加入碳酸钠溶液可除去过量的Ca2+，经过滤后在滤液中加入KCl可转化生成K4[Fe（CN）6，以此解答该题；
（2）根据${K}_{h}=\frac{c（HCN）c（O{H}^{-}）}{c（C{N}^{-}）}$计算出水解平衡常数，比较NaCN的水解平衡常数和HCN的电离平衡常数可判断溶液的酸碱性；
（3）根据题意可知，NaCN溶液与Au以及空气中的氧气反应，Na[Au（CN）2]（ 二氰合金酸钠）溶液，利用元素守恒可书写化学方程式，根据电子得失守恒可计算出消耗的锌与生成的金的物质的量之比；
（4）每摩尔NaCN氧化为N2和和NaHCO3，需要转移5mol电子，1mol O3得到2mole-，根据电子得失守恒可计算出标准状况下的O3 的体积；

解答 解：（1）实验目的是合成黄血盐，由流程可知，NaCN废液中加入硫酸亚铁、氯化钙，发生6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe（CN）6+CaSO4↓+2NaCl，然后加入碳酸钠溶液可除去过量的Ca2+，经过滤后在滤液中加入KCl可转化生成K4[Fe（CN）6，
①NaCN为离子化合物，电子式为，
故答案为：；
②NaCN废液中加入硫酸亚铁、氯化钙，发生6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe（CN）6+CaSO4↓+2NaCl，
故答案为：6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe（CN）6+CaSO4↓+2NaCl；
③反应器中加入氯化钙，加入碳酸钠溶液可除去过量的Ca2+，
故答案为：除去其中的Ca2+；
（2）根据${K}_{h}=\frac{c（HCN）c（O{H}^{-}）}{c（C{N}^{-}）}$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，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性，
故答案为：碱性；${K_h}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）}}{{c（C{N^-}）}}=\frac{{c（HCN）•c（O{H^-}）•c（{H^+}）}}{{c（C{N^-}）•c（{H^+}）}}=\frac{K_W}{K_a}=\frac{{1×{{10}^{-14}}}}{{6.2×{{10}^{-10}}}}$=1.6×10-5＞6.2×10-10；
（3）根据题意可知，NaCN溶液与Au以及空气中的氧气反应，Na[Au（CN）2]（ 二氰合金酸钠）溶液，反应的化学方程式为4Au+8NaCN+2H2 O+O2=4Na[Au（CN）2]+4NaOH，还原1mol金要转移1mol电子，而每mol锌能转移2mol电子，所以消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1：2，
故答案为：4Au+8NaCN+2H2 O+O2=4Na[Au（CN）2]+4NaOH；1：2；
（4）每摩尔NaCN氧化为N2和和NaHCO3，需要转移5mol电子，1mol O3得到2mole-，根据电子得失守恒可知，若要处理含NaCN0.001mol•L-1103L，至少需要标准状况下的O3 的体积为$\frac{5}{2}$×0.001mol•L-1×103L×22.4L•mol-1=56L，
故答案为：56．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意根据流程图把握实验的原理和操作方法，注意运用电子守恒进行计算，难度中等．

练习册系列答案
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10．下列物质既能通过化合反应，又能通过复分解反应生成的是（　　）
①Fe（OH）3  ②Fe（NO3）2  ③NaHCO3  ④Al2S3   ⑤NH4Cl  ⑥NaOH．
A．④除外都可以B．除②④外都可以C．只有①⑤⑥可以D．全部都可以
11．用NA表示阿伏加德罗常数值．下列叙述正确的是（　　）
A．标况下，1molC6H1206含氧原子数为6NA
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8．某无色溶液含有下列离子中的若干种：H+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、Cl-、OH-、CO32-、NO3-．向该溶液中加入铝粉，只放出H2，则溶液中能大量存在的离子最多有（　　）
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15．下列溶液中各微粒的浓度关系不正确的是（　　）
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5．物质A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K存在如图转化关系，其中D、E为气体单质，请回答：
（1）写出下列物质的化学式：
A是Al，D是H2，K是Fe（OH）3．
（2）写出反应“C→F”的离子方程式：Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
（3）写出反应“F→G”的化学方程式：Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O_ 
（4）在溶液I中滴入NaOH溶液，可观察到的现象是：先生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀
（5）J的饱和溶液可以制备胶体用来净水，离子方程式为Fe3++3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe（OH）3（胶体）+3H+
12．一定条件下，无机物可以转化为有机物．例如，干冰与液氨反应可生成氨基甲酸铵（NH2COONH4），氨基甲酸铵受热可转化为尿素[CO（NH2）2]．新近研究发现，海底热液中有CO2和H2等无机物，还有可能通过非生物途径形成的CH4等烃类．
请回答：
（1）干冰的结构式O=C=O．
（2）干冰与液氨反应生成氨基甲酸铵的化学方程式CO2+2NH3═NH2COONH4．
（3）氨基甲酸铵受热转化为尿素的化学方程式NH2COONH4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO（NH2）2+H2O．
（4）有人推测，海底热液中CH4由CO2和H2反应生成．从氧化还原反应的角度说明该推测的合理性CO2中碳元素化合价为+4价，具有氧化性，H2具有还原性，所以从氧化还原反应的角度说明该推测具有一定的合理性．
（5）也有人推测，海底热液中的CH4由海底矿物直接生成．热液条件（如50MPa，300℃）下，矿物中NaHCO3、Fe与H2O反应可生成CH4的化学方程式NaHCO3+3Fe+2H2O$\frac{\underline{\;高温高压\;}}{\;}$CH4+NaOH+Fe3O4．
（6）探究某矿物（xNa2CO3•yNaHCO3•zH2O）组成：取22.60g试样分成两等份后进行实验．一份用酒精灯加热至恒重（270），得到固体质量为7.95g；另一份加入足量酸，放出的气体通入过量的澄清石灰水，得到白色沉淀10.00g．该矿物的化学式是Na2CO3•NaHCO3•2H2O（用x、y、z的最简整数比表示）．
（7）BaSO4不溶于酸，若用饱和Na2CO3溶液处理可转化为溶于酸的BaCO3，沉淀转化反应的离子方程式是BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-．
9．现有室温下浓度均为1×10-3mol•L-1的几种溶液：①硫酸②醋酸③盐酸④NaOH溶液⑤氨水⑥氯化铵．回答下列问题：
（1）上述6种溶液中，水电离出的c（H+）最大的是，最小的是①．
（2）将③、⑤混合后，若溶液呈中性，则消耗两溶液的体积为③＞⑤（填“＞”、“＜”或“=”），溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c（Cl-）=c（NH4+）＞c（H+）=c（OH-）．
（3）将等体积的②、④混合，则溶液的pH＞7（填“＞”、“＜”或“=”），用离子方程式说明其原因：H2O+CH3COO-?CH3COOH+OH-．
（4）向相同体积的①、②、③溶液中分别加入相同的且足量的锌粒，反应的初始速率由快到慢的顺序为①＞③＞②，最终产生H2总量的关系为①＞②=③．
（5）向相同体积的④、⑤溶液中分别加入相同浓度、相同体积的⑥溶液，充分混合后，混合液的pH大小关系为④＞⑤（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．
（6）若将等体积的②、③溶液加热至相同温度后，溶液的pH大小关系为②＞③．
10．孔雀石绿是化工产品，具有较高毒性，高残留，容易致癌、致畸．其结构简式如图所示．下列关于孔雀石绿的说法正确的是（　　）
A．孔雀石绿的分子式为C23H25N2
B．1 mol孔雀石绿在一定条件下最多可与6 mol H2发生加成反应
C．孔雀石绿属于芳香族化合物
D．孔雀石绿苯环上的一氯取代物有6种

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