Question

4．下面三個(gè)方法都可以用來(lái)制氯氣：
①4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
②KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O
③KMnO₄+HCl（濃）-KCl+MnCl₂+Cl₂↑+H₂O（未配平），
根據(jù)以上三個(gè)反應(yīng)，回答有關(guān)問(wèn)題：
（1）反應(yīng)的②的離子方程式為ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O．
（2）反應(yīng)②中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為5：1．
（3）請(qǐng)將反應(yīng)③配平：2KMnO₄+16HCl（濃）=2KCl十2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
（4）若要制得相同質(zhì)量的氯氣，①②③反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目之比為6：5：6．
（5）已知反應(yīng)④：4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2Cl₂+2H₂O（g），該反應(yīng)也能制得氯氣，則MnO₂、O₂、KMnO₄三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镵MnO₄＞MnO₂＞O₂．

Answer 1

分析 （1）氯酸鉀、HCl、KCl完全電離，改寫為離子形式；
（2）反應(yīng)②中只有Cl元素化合價(jià)發(fā)生變化，Cl元素化合價(jià)分別由+5價(jià)、-1價(jià)變化為0價(jià)，氯氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物；
（3）該反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)變?yōu)?2價(jià)、部分Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)、部分Cl元素化合價(jià)不變，其轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為10，則KMnO₄的系數(shù)為2，氯氣系數(shù)為5，再結(jié)合原子守恒配平方程式；
（4）制取的氯氣質(zhì)量相等，則制取的氯氣物質(zhì)的量相等，假設(shè)制取的氯氣都是1mol，根據(jù)氯氣和轉(zhuǎn)移電子之間關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比；
（5）根據(jù)反應(yīng)條件判斷反應(yīng)的難易程度，越容易發(fā)生的氧化還原反應(yīng)氧化劑的氧化性越強(qiáng)．

解答 解：（1）反應(yīng)KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O的離子方程式為：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O；
（2）反應(yīng)②中只有Cl元素化合價(jià)發(fā)生變化，Cl元素化合價(jià)分別由+5價(jià)、-1價(jià)變化為0價(jià)，氯氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為5：1，故答案為：5：1；
（3）該反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)變?yōu)?2價(jià)、部分Cl元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)、部分Cl元素化合價(jià)不變，其轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為10，則KMnO₄的系數(shù)為2，氯氣系數(shù)為5，結(jié)合原子守恒配平方程式為：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O，
故答案為：2；16；2；2；5；8；
（4）制取的氯氣質(zhì)量相等，則制取的氯氣物質(zhì)的量相等，假設(shè)制取的氯氣都是1mol，
①中生成1mol氯氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=1mol×2×[0-（-1）]=2mol；
②中生成1mol氯氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=$\frac{5mol}{3}$=$\frac{5}{3}$mol；
③中生成1mol氯氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=$\frac{10mol}{2}$=2mol；
則三個(gè)方程式中轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量之比=2mol：$\frac{5}{3}$mol：2mol=6：5：6，
故答案為：6：5：6；
（5）根據(jù)方程式①4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O、③KMnO₄2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O、④4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2Cl₂+2H₂O，③沒有反應(yīng)條件，①的反應(yīng)條件是加熱，④的反應(yīng)條件是加熱和催化劑，反應(yīng)條件越少的氧化還原反應(yīng)越容易發(fā)生，越容易發(fā)生的氧化還原反應(yīng)氧化劑的氧化性越強(qiáng)，所以氧化性最強(qiáng)的是高錳酸鉀，其次是二氧化錳，最后是氧氣，
故答案為：KMnO₄＞MnO₂＞O₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)，涉及氧化還原反應(yīng)計(jì)算、配平、氧化性強(qiáng)弱比較等，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，注意掌握氧化還原反應(yīng)配平以及氧化性、還原性的比較方法，難度中等．