Question

5．食盐中的抗结剂是亚铁氰化钾，其化学式为K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O．42.2g K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度的变化曲线）如图所示．

试回答下列问题：
（1）试确定150℃时固体物质的化学式K₄[Fe（CN）₆]．
（2）查阅资料知：虽然亚铁氰化钾自身毒性很低，但其水溶液与酸反应放出极毒的氰化氢（HCN）气体；亚铁氰化钾加热至一定温度时能分解产生氰化钾（KCN）．据此判断，烹饪食品时应注意的问题为应避免与醋、西红柿等酸性物质一起烹饪；控制烹饪温度不超过400℃．
（3）在25℃时，将a mol•L^-1的KCN溶液与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应达到平衡时，测得溶液pH=7，则KCN溶液的物质的量浓度a＞0.01mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代数式表示HCN的电离常数K_a=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1．
（4）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可实现2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄的转化．已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液中时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，则另一个反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）根据图象中数据通过计算确定150℃时固体物质的组成及化学式；
（2）与酸反应放出极毒的氰化氢（HCN）气体，400℃分解；
（3）若是等浓度，反应后生成HCN，溶液显示酸性；再根据电离常数公式求出HCN的电离常数；
（4）催化剂的特点，恢复原来状态，Fe³⁺→Fe²⁺；可以降低SO₂的污染，同时制得硫酸．

解答 解：（1）K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O的相对分子质量为422，42.2gK₄[Fe（CN）₆]•3H₂O的物质的量为：$\frac{42.2g}{422g/mol}$=0.1mol，0.1molK₄[Fe（CN）₆]•3H₂O中含有0.3mol水，含有结晶水的质量为：18g/mol×0.3mol=5.4g，完全失去结晶水时的质量为：42.2g-5.4g=36.8g；根据曲线可知，100℃时K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O中结晶水完全失去变成K₄[Fe（CN）₆]，之后直至加热到400℃K₄[Fe（CN）₆]开始分解，所以150℃时固体物质的主要成分为：K₄[Fe（CN）₆]，
故答案为：K₄[Fe（CN）₆]；
（2）由于“与酸反应放出极毒的氰化氢（HCN）气体”，再结合根据热重曲线，400℃分解，故应避免与醋、西红柿等酸性物质一起烹饪；控制烹饪温度不超过400℃，
故答案为：应避免与醋、西红柿等酸性物质一起烹饪；控制烹饪温度不超过400℃；
（3）KCN+HCl═KCl+HCN，若是等浓度，生成HCN应该呈酸性，而反应后PH=7呈中性，说明KCN有剩余（KCN水解呈碱性），所以a＞0.01mol/L；
 HCN═H⁺+CN^-Ka=c（H⁺）×c（CN^-）/c（HCN），溶液呈中性则[H⁺]=10^-7 mol/L，c（CN^-）=$\frac{a-0.01}{2}$（等体积混合，原浓度都减半）c（HCN）=$\frac{0.01}{2}$，带入公式，Ka=10^-7•（a-0.01）/0.01=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1，故答案为：＞；（100a-1）×10^-7 mol•L^-1 ；
（4）根据催化剂的特点，另一个反应一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反应方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

点评 本题考查化学方程式有关计算、氧化还原反应、弱电解质的电离等知识点，综合性较强，明确物质性质是解本题关键，难点是（3）题计算，题目难度不大．