17.氰化氫(HCN)分子被認為是生命起源中重要的中間體之一,主要應(yīng)用于電鍍業(yè)、采礦業(yè)等,可制造各種樹脂單體。迄今為止,它所產(chǎn)生的與生物相關(guān)聯(lián)的化合物種類最多。
(1)HCN的合成
氰化氫可用甲烷氨氧化法合成,其熱化學反應(yīng)方程式為:CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)ΔH。
相關(guān)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學鍵 |
C-H |
N-H |
C≡N |
H-H |
E(kJ/mol) |
414 |
393 |
891 |
436.4 |
上述反應(yīng)的ΔH為
。
(2)HCN的性質(zhì)
已知25℃時有關(guān)弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表:
弱電解質(zhì)化學式 |
CH3COOH |
HCN |
H2CO3 |
HNO2 |
NH3?H2O |
電離平衡常數(shù) |
1.8×10-5 |
4.9×10-10 |
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11 |
7.2×10-4 |
1.8×10-5 |
①HCN具有酸性,能與氨水發(fā)生反應(yīng):HCN+NH
3H
2O?
+CN
-+H
2O,此反應(yīng)在常溫下的平衡常數(shù)K約為
;NH
4CN溶液呈
性。
②已知可發(fā)生如下反應(yīng):NaCN+HNO
2=HCN+NaNO
2,NaCN+HF=HCN+NaF,NaF+HNO
2=NaNO
2+HF,則HF的電離平衡常數(shù)的范圍為:
。
③在KCN溶液中通入少量的二氧化碳,其離子反應(yīng)方程式為:
。
④濃度均為0.1mol/L的NaCN與HCN的混合溶液中,以下推斷正確的是
。
A.混合溶液pH約為9.3
B.2c(H
+)=c(CN
-)+c(HCN)+2c(OH
-)
C.c(Na
+)>c(CN
-)>c(HCN)>c(H
+)>c(OH
-)
(3)HCN和CN
-的處理
①HCN是一種無色、有毒、易溶于水的氣體,易在空氣中均勻彌散,并易產(chǎn)生爆炸。國家重點實驗室對密閉空間內(nèi)的HCN氣體進行了消毒研究,研究中采用NH
3、H
2O
2氣霧、NH
3-H
2O
2氣霧和水霧分別單獨對HCN進行消毒。由圖可知
為最佳消毒試劑。
②工業(yè)生產(chǎn)中含氰(CN
-)廢水主要來源于選礦、有色金屬冶煉等工業(yè),對于含氰廢水都應(yīng)高度重視并妥善處理,國家關(guān)于廢水中總氰濃度排放標準為≤0.5mg/L。某工廠實驗室針對不同濃度焦亞硫酸鈉(Na
2S
2O
5)處理含氰廢水情況展開研究。反應(yīng)如下:S
2+2CN
-+2O
2+H
2O=2CNO
-+2H
++2
。如圖為氧化后CN
-的濃度變化,如果你是工廠研究人員,你認為應(yīng)選擇多大濃度的Na
2S
2O
5溶液最合理,請回答并說明理由
。