Question

5．食鹽中的抗結劑是亞鐵氰化鉀，其化學式為K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O．42.2g K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質量隨溫度的變化曲線）如圖所示．

試回答下列問題：
（1）試確定150℃時固體物質的化學式K₄[Fe（CN）₆]．
（2）查閱資料知：雖然亞鐵氰化鉀自身毒性很低，但其水溶液與酸反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體；亞鐵氰化鉀加熱至一定溫度時能分解產生氰化鉀（KCN）．據此判斷，烹飪食品時應注意的問題為應避免與醋、西紅柿等酸性物質一起烹飪；控制烹飪溫度不超過400℃．
（3）在25℃時，將a mol•L^-1的KCN溶液與0.01mol•L^-1的鹽酸等體積混合，反應達到平衡時，測得溶液pH=7，則KCN溶液的物質的量濃度a＞0.01mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”）；用含a的代數式表示HCN的電離常數K_a=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1．
（4）在Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用下，可實現2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄的轉化．已知，含SO₂的廢氣通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液中時，其中一個反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一個反應的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據圖象中數據通過計算確定150℃時固體物質的組成及化學式；
（2）與酸反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體，400℃分解；
（3）若是等濃度，反應后生成HCN，溶液顯示酸性；再根據電離常數公式求出HCN的電離常數；
（4）催化劑的特點，恢復原來狀態，Fe³⁺→Fe²⁺；可以降低SO₂的污染，同時制得硫酸．

解答 解：（1）K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O的相對分子質量為422，42.2gK₄[Fe（CN）₆]•3H₂O的物質的量為：$\frac{42.2g}{422g/mol}$=0.1mol，0.1molK₄[Fe（CN）₆]•3H₂O中含有0.3mol水，含有結晶水的質量為：18g/mol×0.3mol=5.4g，完全失去結晶水時的質量為：42.2g-5.4g=36.8g；根據曲線可知，100℃時K₄[Fe（CN）₆]•3H₂O中結晶水完全失去變成K₄[Fe（CN）₆]，之后直至加熱到400℃K₄[Fe（CN）₆]開始分解，所以150℃時固體物質的主要成分為：K₄[Fe（CN）₆]，
故答案為：K₄[Fe（CN）₆]；
（2）由于“與酸反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體”，再結合根據熱重曲線，400℃分解，故應避免與醋、西紅柿等酸性物質一起烹飪；控制烹飪溫度不超過400℃，
故答案為：應避免與醋、西紅柿等酸性物質一起烹飪；控制烹飪溫度不超過400℃；
（3）KCN+HCl═KCl+HCN，若是等濃度，生成HCN應該呈酸性，而反應后PH=7呈中性，說明KCN有剩余（KCN水解呈堿性），所以a＞0.01mol/L；
 HCN═H⁺+CN^-Ka=c（H⁺）×c（CN^-）/c（HCN），溶液呈中性則[H⁺]=10^-7 mol/L，c（CN^-）=$\frac{a-0.01}{2}$（等體積混合，原濃度都減半）c（HCN）=$\frac{0.01}{2}$，帶入公式，Ka=10^-7•（a-0.01）/0.01=（100a-1）×10^-7 mol•L^-1，故答案為：＞；（100a-1）×10^-7 mol•L^-1 ；
（4）根據催化劑的特點，另一個反應一定有Fe³⁺→Fe²⁺，反應方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

點評 本題考查化學方程式有關計算、氧化還原反應、弱電解質的電離等知識點，綜合性較強，明確物質性質是解本題關鍵，難點是（3）題計算，題目難度不大．