Question

19．“2015•8•12”天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露．氰化物多數(shù)易溶于水，有劇毒，易造成水污染．已知部分弱酸的電離平衡常數(shù)如下表：

弱酸	HCOOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數(shù)（25℃）	Ki=1.77×10-4	Ki=5.0×10-10	Ki1=4.3×10-7 Ki2=5.6×10-11

（1）根據(jù)價(jià)鍵規(guī)則，寫出H₂CO₃的結(jié)構(gòu)式．
（2）下列能用于判斷氮、碳兩種元素非金屬性強(qiáng)弱的是abcd（填序號(hào)）
a．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)弱           b．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱
c．Al₂O₃+N₂+3C=2AlN+3CO           d．比較在周期表中的位置
（3）0.01mol/L的NaCN溶液pH=9，用離子方程式表示呈堿性的原因CN^-+H₂O?HCN+OH^-．  請(qǐng)判斷該溶液中：c（CN^-）  c（OH^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）含CN^-的污水危害很大，處理該污水時(shí)，可在催化劑TiO₂作用下用NaClO將CN^-氧化成CNO^-．CNO^-在酸性條件下繼續(xù)被NaClO氧化生成N₂與CO₂．某環(huán)保部門用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以證明該處理方法的有效性并測(cè)定CN^-被處理的百分率．

將濃縮后含CN^-的廢水與過量NaClO溶液的混合液（其中CN^-濃度為0.05mol/L）200ml倒入甲中，塞上橡皮塞，一段時(shí)間后，打開活塞，使溶液全部放入乙中，關(guān)閉活塞．
①甲中反應(yīng)的離子方程式為CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-，乙中反應(yīng)的離子方程式為2CNO^-+3ClO^-+2H⁺=N₂↑+2CO₂↑+H₂O+3Cl^-．
②上述實(shí)驗(yàn)是通過測(cè)定CO₂的量來確定CN^-的處理效果．若丙中的試劑是飽和食鹽水，且丙、丁都是除雜裝置，則乙中產(chǎn)生的氣體除CO₂、N₂外，還可能含有的雜質(zhì)氣體是HCl、Cl₂，戊中盛有足量的石灰水，若實(shí)驗(yàn)后戊中生成0.9g沉淀，則CN^-被處理的百分率為90%．
（5）裝置中堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂進(jìn)入戊，影響對(duì)產(chǎn)物的測(cè)定．

Answer 1

分析 （1）碳原子的成鍵情況主要根據(jù)與碳原子形成共價(jià)鍵的原子的數(shù)目確定，H₂CO₃中C能形成四個(gè)共價(jià)鍵，O能形成兩個(gè)共價(jià)鍵，氫原子形成一個(gè)共價(jià)鍵；
（2）判斷非金屬?gòu)?qiáng)弱的方法很多，非金屬的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱，能證明非金屬?gòu)?qiáng)弱；非金屬氫化物的穩(wěn)定性，能說明非金屬性強(qiáng)弱；非金屬與氫氣化合的難易程度，能說明非金屬性的強(qiáng)弱；
（3）0.01mol/L的NaCN溶液pH=9，溶液顯堿性是因?yàn)镃N^-離子水解，溶液中存在電荷守恒分析離子濃度大小；
（4）①CN^-的廢水在催化劑TiO₂作用下用NaClO氧化，使CN^-轉(zhuǎn)化成CNO^-，還生成氯離子；CNO^-在酸性條件下繼續(xù)被NaClO氧化成N₂與CO₂，還生成氯離子、水；
②飽和食鹽水除去氯化氫氣體，銅網(wǎng)用來除去氯氣；根據(jù)碳原子守恒，計(jì)算出被處理的CN^-的物質(zhì)的量，再利用200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）求出CN^-被處理的百分率分析判斷；
（5）堿石灰是防止空氣中二氧化碳進(jìn)入裝置戊影響測(cè)定結(jié)果．

解答 解：（1）碳原子的成鍵情況主要根據(jù)與碳原子形成共價(jià)鍵的原子的數(shù)目確定，H₂CO₃中C能形成四個(gè)共價(jià)鍵，O能形成兩個(gè)共價(jià)鍵，氫原子形成一個(gè)共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
  （2）a．非金屬性的強(qiáng)弱與氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性有關(guān)，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)非金屬性越強(qiáng)，故a正確；
b．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱，越強(qiáng)非金屬性越強(qiáng)，故b正確；
c．Al₂O₃+N₂+3C═2AlN+3CO，反應(yīng)中C為還原劑，N₂為氧化劑，說明氮?dú)庋趸�性大于碳單質(zhì)，能說明非金屬性強(qiáng)弱，故c正確；
d．在周期表中的位置，同周期從左到右非金屬性增強(qiáng)，能說明，故d正確；
故答案為：abcd；
 （3）0.01mol/L的NaCN溶液pH=9，溶液顯堿性是因?yàn)镃N^-離子水解，呈堿性的原因離子方程式表示為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-，溶液中存在電荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-），c（H⁺）＜c（OH^-），則c（Na⁺）＞c（CN^-），
故答案為：CN^-+H₂O?HCN+OH^-；＞；
（4）①CN^-的廢水在催化劑TiO₂作用下用NaClO氧化，使CN^-轉(zhuǎn)化成CNO^-，還生成氯離子，離子反應(yīng)為CN^-+ClO^-═CNO^-+Cl^-，CNO^-在酸性條件下繼續(xù)被NaClO氧化成N₂與CO₂，還生成氯離子、水，離子反應(yīng)為2CNO^-+3ClO^-+2H⁺═N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O，
故答案為；CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-，2CNO^-+3ClO^-+2H⁺═N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O；
②乙中生成的氣體除N₂和CO₂外，還有HCl及副產(chǎn)物Cl₂等，
故答案為：CN^-+ClO^-=CNO^-+Cl^-； 2CNO^-+3ClO^-+2H⁺=N₂↑+2CO₂↑+H₂O+3Cl^-；
②網(wǎng)能夠和氯氣反應(yīng)從而除去氯氣雜質(zhì)，丁在實(shí)驗(yàn)中的作用是除去混合氣體中Cl₂，防止對(duì)CO₂測(cè)定量的影響，則乙中產(chǎn)生的氣體除CO₂、N₂外，還可能含有的雜質(zhì)氣體是HCl、Cl₂，200mL（其中CN^-的濃度0.05mol/L）混合液中含有的CN^-的物質(zhì)的量是：0.2L×0.05mol/L=0.01mol，根據(jù)碳原子守恒，增多生成0.01mol二氧化碳，所以石灰水過量，生成的碳酸鈣的物質(zhì)的量是：0.009mol，反應(yīng)的CN^-的物質(zhì)的量是0.009mol，CN^-被處理的百分率是：$\frac{0.009mol}{0.01mol}$×100%=90%，
故答案為：HCl、Cl₂；90%；
（5）裝置戊是吸收生成的二氧化碳來稱量質(zhì)量得到碳元素物質(zhì)的量，裝置中堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂進(jìn)入戊，影響對(duì)產(chǎn)物的測(cè)定，
故答案為：防止空氣中的CO₂進(jìn)入戊，影響對(duì)產(chǎn)物的測(cè)定；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱電解質(zhì)電離平衡、鹽類水解，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力，側(cè)重氧化還原反應(yīng)方程式書寫的考查，注意判斷發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，題目難度中等．