孟凡盛　李义

编者按：怎样将当下的热门事件与我们的学科学习结合到一起？用漫画来帮助理解高精尖的诺贝尔奖是怎样一种体验？将了不起的屠奶奶和青蒿素无痕地植入我们的试题中，又是怎样一种景象？以下两篇文章，你决不能错过！

2015年8月12日晚，天津滨海新区一处集装箱码头发生特大爆炸事故。事故导致170多人遇难或失联，直接经济损失达700亿。

逝者已矣，“亲戚或余悲，他人亦已歌”，但对常用危险化学品，我们却不能因为时间的流逝而降低警惕性。

一、常用危险化学品的分类

天津港爆炸现场的危险化学品种类繁多、数量巨大。爆炸事故后，相关媒体报道中出现了多种危险化学品。根据我们所学过的知识，可将其中部分危险化学品做如下分类：

类别 名称 媒体报道中出现的危险化学品

第1类 爆炸品 硝酸铵、硝化纤维素

第2类 压缩气体和液化气体

第3类 易燃液体 乙醇、乙醚、甲酸、乙酸、苯、甲苯、二甲苯

第4类 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品 钙、镁、钠、硅化钙、电石

第5类 氧化剂和有机过氧化物 氯酸钠、硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠

第6类 有毒品 硫化钠、硫氢化钠、氰化钠、苯、对苯二胺

第7类 放射性物品

第8类 腐蚀品 氢氧化钠、硫化钠

题1：下列试剂中，标签上应标注和的是（ ）

A.C2H5OH B.CaC2 C.C6H6 D.NaCN

解析：苯是易燃的液体，且毒性较高，是一种致癌物质。乙醇是无毒易燃的液体，电石是遇湿易燃固体，氰化钠是剧毒易溶于水的固体。

答案：C

二、遇湿易燃物品及相应的灭火方法

遇湿易燃物品的特点：能与水或潮湿空气中的水蒸气发生剧烈化学反应，放出易燃气体和热量。常见的遇湿易燃物品有：

1.碱金属（IA族）和碱土金属（IIA族）

（1）钠、钾、钙等金属遇水剧烈反应并放出热量：

2K+2H2O =2KOH+H2↑ ΔH<0

Ca+2H2O =Ca（OH）2+H2↑ ΔH<0

（2）钠、钾、钙等金属还易与空气中的O2、H2O（g）反应，保存时要做特殊处理：少量的钠可保存在煤油中，大量的钠应密封保存，贮于阴凉干燥处，远离火种、热源；锂的密度小于煤油，可保存在液状石蜡中；钙保存在煤油中或存放在密封的罐子里。

（3）钠、钾、钙等金属着火，会生成过氧化钠、过氧化钙（CaO2）、过氧化钾和KO2（超氧化钾），这些氧化物遇水剧烈反应放出氧气，因此这些金属着火不能用水、泡沫灭火剂、NaHCO3干粉、CO2等灭火，应该用干砂、碳酸钠干粉、碳酸钙干粉等灭火。

（4）镁条应存放于不接触明火的干燥环境中。由于镁能与热水反应放出氢气，也能在CO2中燃烧（2Mg+CO2=2MgO+C），因此镁失火不能用水、泡沫灭火剂、NaHCO3干粉、CO2等灭火，应该用干砂灭火。

2.离子型氢化物（NaH、KH、CaH2等）

NaH、KH、CaH2等离子型氢化物遇水剧烈反应生成碱和氢气，同时放出大量热：

NaH+H2O===NaOH+H2↑ ΔH<0

CaH2+2H2O===Ca（OH）2+2H2↑ ΔH<0

离子型氢化物都是强还原剂，易与O2、H2O、CO2反应，应密封保存，储存于阴凉、干燥、通风良好的库房中，远离火种和热源。离子型氢化物着火不可用水、泡沫、二氧化碳、卤代烃（如1211灭火剂）等灭火，可以用干燥白云石（MgCO3·CaCO3）粉末将火闷灭。

3.电石（CaC2）

电石遇水剧烈反应生成碱和乙炔，同时放出大量热：

CaC2+2H2O===Ca（OH）2+C2H2↑ ΔH<0

电石应储存于阴凉、干燥、通风良好的库房中，远离火种和热源，应与酸类、醇类等分开存放，切忌混储；包装必须密封，切勿受潮。电石着火时禁止用水或泡沫灭火，二氧化碳也无效，得用干砂灭火。

4.三氯甲硅烷（SiHCl3）

SiHCl3易燃，在空气中能自燃，有刺激性臭味，有毒，遇水剧烈反应：

SiHCl3+ 3H2O===H2SiO3+3HCl+H2↑ ΔH<0

SiHCl3应避光储存于阴凉干燥库房内，远离火种和热源，包装必须密封；应与氧化剂、酸类等分库房存放。失火时应用干砂灭火，禁止用水或泡沫灭火。

题2：实验室里如何正确取用金属钠？

答案：用镊子从煤油中取出一小块钠，用滤纸吸干钠表面的煤油，在玻璃片上用小刀切割得到黄豆大的钠，多余的放回到原试剂瓶中。

三、爆炸事故可能原因分析

据媒体报道，爆炸发生现场有硝酸铵800吨，硝酸钾500吨。硝酸铵是氧化剂，用于化肥、军用炸药和化工原料。硝酸钾属于二元复合肥（既是钾肥又是氮肥），在农业中用途十分广泛。硝酸钾是强氧化剂，遇可燃物着火时，能助长火势；与有机物、还原剂、易燃物（如硫、磷等）接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险；燃烧分解时，放出有毒的氮氧化物气体。

易燃气体、易燃液体、易燃固体都是强还原剂，都不能与强氧化剂在一起存放；若存放在一起，一旦二者混合受热或遇火种会发生剧烈氧化还原反应而引起爆炸。天津爆炸事故后，我们从媒体报道中发现，现场的两个危险化学品仓库都堆放了硝酸钾、硝酸钠、硅化钙、硫化钠、甲基磺酸、氰基乙酸、十二烷基苯磺酸等货物。硝酸钾、硝酸钠属于第5类强氧化剂，硅化钙、甲基磺酸、氰基乙酸、十二烷基苯磺酸则属于第4类具有强还原性的易燃固体，第4类和第5类危险化学品堆放在一起是非常低级的错误。

天津爆炸事故中的爆炸威力如此巨大的可能原因：遇湿易燃物品钠、钙等与水发生反应引起第一次爆炸（相当于3吨TNT爆炸）；首次爆炸后，危险化学品中的强还原剂与强氧化剂相互之间发生的剧烈氧化还原反应引发第二次更剧烈的爆炸（相当于21吨TNT爆炸）。

题3：NH4NO3主要用来制造肥料、军用炸药、冷冻剂、笑气等。

（1）铵态氮肥NH4NO3 （填“能”或“不能”）与草木灰混合施用，用盐类水解的知识简述原因： 。

（2）按如图所示装置（连通的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的 （填“深”或“浅”），其原因是 。

（3）温度不同，NH4NO3受热分解的产物也不同。在185℃—200℃间，NH4NO3分解生成笑气（N2O）和水，分解生成的氧化产物与还原产物的质量比为 。超过400℃，NH4NO3剧烈分解生成N2、NO2和H2O，并发生爆炸。若32g NH4NO3爆炸放出12.3 kJ的热量，则NH4NO3分解爆炸的热化学方程式为 。

（4）电解NO制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，阴极反应式为 ；为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是 ，理由： 。

解析：（3）在185℃—200℃间，NH4NO3分解生成笑气（N2O），NH4+中-3价的N失去电子，被氧化为+1价的N；NO3-中+5价的N得到电子，被还原为+1价的N。化合价升降相等，故氧化产物与还原产物的质量比为1︰1。超过400°C，NH4NO3发生分解爆炸，反应中的氧化产物是N2，还原产物是N2和NO2。生成2mol N2，失去12mol e-；生成1mol N2（得到10 mol e-）和2mol NO2（得到2 mol e-）共得到12 mol e-。故热化学方程式为：

4NH4NO3（s）=3N2（g）+2NO2（g）+8H2O（g） ΔH=-123kJ/mol。

（4）由图可知，在酸性溶液中，阴极中NO得到

5e-（由NO中+2价的N降低为NH4+中-3价的N）被还原为NH4+：NO+5e-+6H+=NH4++H2O；阳极中NO失去3e-（由NO中+2价的N升高为NO3-中+5价的N）被氧化为NO3-：NO - 3e-+2H2O=NO3-+4H+。阴极反

应式×3+阳极反应式×5得总反应式：8NO+7H2O=

3NH4NO3+2HNO3，要使产物HNO3转化为NH4NO3，需补充的A物质是NH3。

答案：（1）不能 草木灰的主要成分是K2CO3，水解显碱性；NH4NO3水解呈酸性，二者混合会相互促进水解，CO32-+NH4++H2OHCO3-+NH3·H2O，生成的NH3·H2O易分解逸出氨气，损失肥效

（2）浅 硝酸铵固体溶于水是吸热过程，2NO2（g）N2O4（g）是放热反应，所以B瓶温度低于A瓶，温度降低，平衡向放热的正向移动，NO2浓度减小，B瓶中气体颜色变浅

（3）1︰1 4NH4NO3（s）=3N2（g）+2NO2（g）+8H2O（g） ΔH=-123kJ/mol

（4） NO+5 e-+6H+=NH4++H2O 氨气 根据反应8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3，电解产生的HNO3多

四、与危险化学品相关的其他问题

题4：天津港爆炸事故现场有剧毒氰化钠700吨，还有Na2S等有毒品。爆炸后环保部门在现场附近检出硫化氢、氰化氢等8种有毒有害物质。

已知H2CO3、H2S、HCN的电离常数如下表：

弱酸 电离常数

H2CO3 K1=4.4×10-7

K2=4.7×10-11

H2S K1=1.3×10-7

K2=7.1×10-15

HCN K=6.2×10-10

写出产生硫化氢、氰化氢的离子方程式。

解析：读表知，K2（HCO3-）

2HCO3-+H2S。同理，生成HCN的方程式为：CN-+CO2+

H2O=HCO3-+HCN。

答案：略。

题5：NaCN、KCN等氰化物是重要的基本化工原料，用于基本化学合成、冶金等。

（1）NaCN中C的化合价为 ，写出NaCN的电子式 。

（2）常温时， NaCN溶液显 （填“酸”“碱”或“中”） 性，原因是 （用离子方程式解释）。已知HCN的电离常数Ka=6.2×10-10，浓度均为0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液显 （填“酸”“碱”或“中”） 性，通过计算说明原因： 。

（3）现代金矿开采中，先以NaCN溶液浸取粉碎的含金（Au）矿石，得到Na[Au（CN）2]（二氰合金酸钠）溶液；再用锌与Na[Au（CN）2]溶液发生置换反应生成金。其中，粉碎的目的是 ；浸取反应的氧化剂是 ；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为 。

（4）臭氧（O3）可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO，进一步将NaCNO氧化为N2。在氧化过程中，1mol O3得到2mole-，写出上述反应的化学方程式 、 。

（5）制备NaCN的常用方法有两种。一种方法是（CN）2与NaOH溶液反应生成NaCN和NaCNO，（CN）2的结构式为 。另一种方法是纯碱、焦炭、氨气反应生成NaCN，写出反应的化学方程式，并用单线桥标明电子转移的方向和数目： 。

（6）氰化钾（KCN）的氰基（CN）可以取代卤代烃的卤素（X）生成腈（R-CN）。腈可以经酸性水解成为羧酸（RCOOH），也可以被催化加氢成为胺（RCH2NH2）。请自选一种卤代烃，由它和任意无机试剂合成制取尼龙66所需要的两种原料：己二酸HCOOC（CH2）4COOH和己二胺H2NCH2（XH2）4CH2NH2 。写出各步反应方程式（需配平）。

解析：（1）NaCN中非金属性强的N为-3价，C为+2价，C与N之间为共价三键，电子式：。

（2）通过计算求CN-的水解常数，若大于HCN的电离常数，说明CN-的水解程度大于HCN的电离程度，则c（OH-）>c（H+），溶液显碱性；反之，溶液显酸性。

（3）根据反应物和产物知，CN-没有发生氧化还原反应，推测判断出是空气中的 O2作为反应的氧化剂，单质金作还原剂。Na[Au（CN）2]中的Au是+1价，被还原为单质Au，降低1价；置换时Zn由0价升高到+2价。根据得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1︰2。

（4）由“1mol O3得到2mol e-”知，O3中只有1个氧原子得电子，被还原为-2价的氧，同时生成O2。根据得失电子守恒和质量守恒推断第2个反应的产物有NaHCO3，这是难点。

（5）由C原子4个键，N原子3个键推出（CN）2的结构式为：N≡C—C≡N。

答案：（1）+2

（2）碱 CN-+H2OHCN+OH- 碱 CN-的水解常数计算如下：

Kh>Ka，说明CN-的水解程度大于HCN的电离程度，混合溶液显碱性

（3）增大接触面积，加快反应速率 O2 1︰2

（4）NaCN+ O3=NaCNO+ O2 2NaCNO+H2O+

3O3=2NaHCO3+N2+ 3O2

（5）N≡C—C≡N

（6）ClCH2CH2CH2CH2Cl+2KCN→NCCH2CH2CH2-

CH2CN+2KCl NCCH2CH2CH2CH2CN+2H++4H2O→

HOOCCH2CH2CH2CH2COOH+2NH4+ NCCH2CH2CH2CH2-

CN+4H2H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2