Номер 4, страница 42 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Используя дополнительные источники информации, рассмотрите гидролиз цианида калия и объясните летальное действие этого вещества.

Гидролиз цианида калия

Цианид калия ($KCN$) – это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия, $KOH$) и очень слабой кислотой (циановодородной или синильной кислотой, $HCN$). При растворении в воде $KCN$ как сильный электролит полностью диссоциирует на ионы:
$KCN \rightarrow K^+ + CN^-$
Катион калия ($K^+$) образован сильным основанием, поэтому он не вступает в реакцию с водой. Анион ($CN^-$) образован слабой кислотой, поэтому он взаимодействует с водой, то есть подвергается гидролизу.
Процесс гидролиза описывается следующим ионным уравнением:
$CN^- + H_2O \rightleftharpoons HCN + OH^-$
В результате реакции образуется свободная синильная кислота ($HCN$) и гидроксид-ионы ($OH^-$). Накопление гидроксид-ионов создает в растворе щелочную среду ($pH > 7$).
Полное молекулярное уравнение гидролиза выглядит так:
$KCN + H_2O \rightleftharpoons HCN + KOH$
Равновесие в этой реакции смещено влево, но даже небольшого количества образующейся синильной кислоты — летучего вещества с характерным запахом горького миндаля — достаточно для проявления высокой токсичности.

Летальное действие цианида калия

Летальное действие цианида калия и образующейся из него синильной кислоты основано на их способности блокировать клеточное дыхание.
При попадании цианида калия в организм, особенно в кислую среду желудка, содержащую соляную кислоту ($HCl$), равновесие реакции гидролиза сильно смещается вправо, что приводит к быстрому образованию большого количества свободной синильной кислоты:
$KCN + HCl \rightarrow KCl + HCN$
Далее синильная кислота быстро всасывается в кровь и разносится по всему организму.
Механизм отравления заключается в следующем:
Цианид-ион ($CN^-$) является ингибитором фермента цитохром с-оксидазы (также известного как комплекс IV дыхательной цепи), который находится в митохондриях клеток. Цианид необратимо связывается с ионом трехвалентного железа ($Fe^{3+}$), входящим в состав этого фермента.
Это связывание блокирует последний этап цепи переноса электронов, в результате чего прекращается перенос электронов на кислород. Клетки теряют способность использовать кислород для синтеза АТФ (аденозинтрифосфата) — универсального источника энергии.
Возникает состояние, называемое тканевой (гистотоксической) гипоксией: кислород присутствует в крови в достаточном количестве (поэтому венозная кровь при отравлении цианидами может быть алой, как артериальная), но ткани не могут его использовать. Это приводит к острому энергетическому дефициту, быстрой гибели клеток, в первую очередь в центральной нервной системе и сердце. Смерть наступает в течение нескольких минут от остановки дыхания и сердечной деятельности.

Ответ: Гидролиз цианида калия ($KCN$), соли сильного основания и слабой кислоты, протекает по аниону ($CN^- + H_2O \rightleftharpoons HCN + OH^-$), что приводит к образованию щелочной среды и выделению чрезвычайно токсичной синильной кислоты ($HCN$). Летальное действие вещества обусловлено тем, что при попадании в организм (особенно в кислую среду желудка) образуется синильная кислота. Ее цианид-ионы ($CN^-$) блокируют клеточное дыхание, необратимо связываясь с ферментом цитохром с-оксидазой в митохондриях и делая невозможным использование кислорода клетками для производства энергии (АТФ). Это вызывает тканевую гипоксию, быстрый паралич жизненно важных функций и смерть.