Question

(CN)₂被稱為擬鹵素，它的陰離子CN^- 作為配體形成的配合物有重要用途。

⑴ HgCl₂ 和Hg(CN)₂反應(yīng)可制得 (CN)₂, 寫出反應(yīng)方程式。                  

⑵ 畫出CN^-、(CN)₂的路易斯結(jié)構(gòu)式。

⑶ 寫出(CN)₂ (g) 在O₂ (g) 中燃燒的反應(yīng)方程式。

⑷ 298 K下，(CN)₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為－1095 kJ mol^－1，C₂H₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為－1300 kJ mol^－1，C₂H₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為227 kJ mol^－1，H₂O (l) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 -286 kJ mol^－1，計算 (CN)₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。

⑸ (CN)₂在300~500 ^oC形成具有一維雙鏈結(jié)構(gòu)的聚合物，畫出該聚合物的結(jié)構(gòu)。

⑹ 電鍍廠向含氰化物的電鍍廢液中加入漂白粉以消除有毒的CN^-，寫出化學(xué)方程式（漂白粉用ClO^－表示）。

Answer 1

⑴HgCl₂ + Hg(CN)₂ = Hg₂Cl₂ + (CN)₂

⑵      必須畫出孤對電子

⑶(CN)₂(g) + 2O₂(g) = 2CO₂(g) + N₂(g)

⑷(CN)₂(g) + 2O₂(g) = 2CO₂(g) + N₂(g)  

2Δ_fH_m^y(CO₂)^??－Δ_fH_m^y[(CN)₂] =－1095 kJ·mol^－1 

2Δ_fH_m^y(CO₂) =－1095 kJ·mol^－1+Δ_fH_m^y[(CN)₂]  

C₂H₂(g) + 2.5O₂(g) = 2CO₂(g) + H₂O(l) 

2Δ_fH_m^y(CO₂) +Δ_fH_m^y(H₂O) －Δ_fH_m^y(C₂H₂) =^??－1300 kJ mol^-1

2Δ_fH_m^y(CO₂) =^??－1300 kJ·mol^－1+ 286kJ·mol^－1 + 227 kJ mol^－1

Δ_fH_m^y[(CN)₂] = 1095 kJ·mol^－1－??1300 kJ·mol^－1 + 286kJ·mol^－1 + 227 kJ·mol^－1

= 308 kJ·mol^－1

    Δ_fH_m^y[(CN)₂] = 1095 －1300 + 286 + 227 = 308（kJ mol^－1）也可以。

⑸   或     或

⑹2CN^－ + 5ClO^－ + H₂O = 2HCO₃^－ + N₂ + 5Cl^－ HCO₃^－寫成CO₃^2－也可

解析:

⑴根據(jù)題意，可以確定兩種反應(yīng)物和一種生成物[（CN）₂]，利用元素守恒，則另一種物質(zhì)為Hg₂Cl₂。

⑵CN^－是N₂的等電子體，根據(jù)N₂的路易斯結(jié)構(gòu)式，寫出CN^－的路易斯結(jié)構(gòu)式；(CN)₂分子有18個價電子，需要32個電子使每個原子都滿足八電子結(jié)構(gòu)，因此還差14個電子，需形成7個共價鍵。電負性大的N原子作為端點原子，所有的共振式中，只有有“∶N≡C－C≡N∶”是形式電荷最小的路易斯結(jié)構(gòu)（也可以通過CN^－的結(jié)構(gòu)進行推測）。

本題在書寫路易斯結(jié)構(gòu)式時，應(yīng)注意以下幾個問題：

①結(jié)構(gòu)式中每個原子都必須滿足8電子結(jié)構(gòu)，因此不足八電子的原子一定要通過添加孤對電子的方式使其滿足；

②如果分子具有一定的空間構(gòu)型，盡可能表示出來。

⑶(CN)₂在燃燒時，C元素轉(zhuǎn)化成CO₂，N元素轉(zhuǎn)化成N₂，根據(jù)以上產(chǎn)物，可配平燃燒的化學(xué)方程式。

⑷標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱指的是一定溫度下，1mol物質(zhì)完全燃燒時的熱效應(yīng)，如“298 K下，(CN)₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為－1095 kJ·mol^－1”可用如下熱化學(xué)方程式表示出來：

(CN)₂(g)+O₂(g)＝CO₂(g)+N₂(g)；⊿H_m(1)=-1095 kJ/mol ……①

同理，“C₂H₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為－1300 kJ/mol^－1”即

C₂H₂(g)+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+H₂O(l)；⊿H_m(2)=-1300 kJ/mol  ……②

(CN)₂的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱為一定溫度下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成每生成1 mol物質(zhì)時的熱效應(yīng)，如“C₂H₂ (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為227 kJ·mol^－1”用熱化學(xué)方程式表示為：

2C(石墨，s)+H₂(g)＝C₂H₂(g)；⊿H_m(3)=227 kJ·mol^－1  ……③

同理，“H₂O (l) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 -286 kJ/mol^-1”即

H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l) ；⊿H_m(3)=-286 kJ·mol^－1  ……④

(CN)₂的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱即以下反應(yīng)的熱效應(yīng)

2C(石墨，s)+N₂(g)＝(CN)₂(g)；⊿H_m  ……⑤

根據(jù)蓋斯定律，⑤式可由②＋③－①－④得，即：

Δ_fH_m^y[(CN)₂] =(1095-1300 + 286 + 227)kJ/mol= 308kJ/mol

⑸根據(jù)(CN)₂的路易斯結(jié)構(gòu)式，C、N三鍵“打開”形成C、N雙鍵，碳碳相連形成雙鏈結(jié)構(gòu)。在書寫高聚物的結(jié)構(gòu)時，注意把構(gòu)型表示出來。

⑹這是一個堿性條件下的次氯酸根氧化CN^-的氧化還原方程式的書寫，可使用離子－電子法進行配平：

氧化反應(yīng)：2CN^－+12OH^－－10e^-→2CO₃^2-+N₂+6H??₂O  ……①

還原反應(yīng)：ClO^-+H₂O+2e^-→Cl^-+2OH^-  ……②

①＋②×5，即：

2CN^－ + 5ClO^－ + 2OH^－= 2CO₃^－ + N₂ + 5Cl^－ + H₂O