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反應可制得 (CN)₂, 寫出反應方程式。                  
⑵畫出CN^-、(CN)₂的路易斯結構式。
⑶寫出(CN)₂ (g) 在O₂ (g) 中燃燒的反應方程式。
⑷ 298 K下，(CN)₂ (g) 的標準摩爾燃燒熱為－1095 kJ mol^－1，C₂H₂ (g) 的標準摩爾燃燒熱為－1300 kJ mol^－1，C₂H₂ (g) 的標準摩爾生成焓為227 kJ mol^－1，H₂O (l) 的標準摩爾生成焓為-286 kJ mol^－1，計算 (CN)₂ (g) 的標準摩爾生成焓。
⑸ (CN)₂在300~500 ^oC形成具有一維雙鏈結構的聚合物，畫出該聚合物的結構。
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

⑴根據題意，可以確定兩種反應物和一種生成物[（CN）₂]，利用元素守恒，則另一種物質為Hg₂Cl₂。
⑵CN^－是N₂的等電子體，根據N₂的路易斯結構式，寫出CN^－的路易斯結構式；(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構，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構（也可以通過CN^－的結構進行推測）。
本題在書寫路易斯結構式時，應注意以下幾個問題：
①結構式中每個原子都必須滿足8電子結構，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型，盡可能表示出來。
⑶(CN)₂在燃燒時，C元素轉化成CO₂，N元素轉化成N₂，根據以上產物，可配平燃燒的化學方程式。
⑷標準摩爾燃燒熱指的是一定溫度下，1mol物質完全燃燒時的熱效應，如“298 K下，(CN)₂ (g) 的標準摩爾燃燒熱為－1095 kJ·mol^－1”可用如下熱化學方程式表示出來：
(CN)₂(g)+O₂(g)＝CO₂(g)+N₂(g)；⊿H_m(1)="-1095" kJ/mol ……①
同理，“C₂H₂ (g) 的標準摩爾燃燒熱為－1300 kJ/mol^－1”即
C₂H₂(g)+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+H₂O(l)；⊿H_m(2)="-1300" kJ/mol ……②
(CN)₂的標準摩爾生成熱為一定溫度下，由最穩定的單質生成每生成1 mol物質時的熱效應，如“C₂H₂ (g) 的標準摩爾生成焓為227 kJ·mol^－1”用熱化學方程式表示為：
2C(石墨，s)+H₂(g)＝C₂H₂(g)；⊿H_m(3)="227" kJ·mol^－1 ……③
同理，“H₂O (l) 的標準摩爾生成焓為-286 kJ/mol^-1”即
H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)；⊿H_m(3)="-286" kJ·mol^－1 ……④
(CN)₂的標準摩爾生成熱即以下反應的熱效應
2C(石墨，s)+N₂(g)＝(CN)₂(g)；⊿H_m ……⑤
根據蓋斯定律，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(CN)₂的路易斯結構式，C、N三鍵“打開”形成C、N雙鍵，碳碳相連形成雙鏈結構。在書寫高聚物的結構時，注意把構型表示出來。
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：2CN^－+12OH^－－10e^-→2CO₃^2-+N₂+6H­₂O ……①
還原反應：ClO^-+H₂O+2e^-→Cl^-+2OH^- ……②
①＋②×5，即：
2CN^－ + 5ClO^－+ 2OH^－= 2CO₃^－+ N₂ + 5Cl^－ + H₂O