Question

9．KClO₃和濃鹽酸在一定溫度下反應會生成黃綠色的易爆物二氧化氯．其變化可表述為：2KClO₃+4HCl（濃）═2KCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O．
（1）請分析該反應中電子轉(zhuǎn)移的情況：（單線橋法表示）．
（2）氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1：1．
（3）若產(chǎn)生標況下22.4L Cl₂，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2mol．
（4）實驗室備用的濃鹽酸質(zhì)量分數(shù)為36.5%，密度為1.19g•cm^-3，為使用方便，請計算出該濃鹽酸中HCl的物質(zhì)的量濃度11.9 mol•L^-1．
（5）ClO₂對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．某工廠污水中含CN^-a mg/L，現(xiàn)用ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，其離子反應方程式為為2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，處理100m³這種污水，至少需要ClO₂$\frac{50a}{13}$mol．

Answer 1

分析 （1）KClO₃中氯元素化合價由+5價降低為ClO₂中+4價，化合價降低1價；HCl中氯元素化合價由-1價升高為Cl₂中0價，化合價升高2價，據(jù)此分析；
（2）反應中KClO₃為氧化劑，HCl為還原劑；
（3）反應中只有Cl₂是氧化產(chǎn)物，HCl中氯元素化合價由-1價升高為Cl₂中0價，據(jù)此計算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
（4）根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$來計算濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（5）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子；根據(jù)方程式計算需要ClO₂的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）KClO₃中氯元素化合價由+5價降低為ClO₂中+4價，化合價降低1價；HCl中氯元素化合價由-1價升高為Cl₂中0價，化合價升高2價，則電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：
故答案為：；
（2）KClO₃氯元素的化合價降低，是氧化劑，HCl中氯元素化合價由-1價升高為Cl₂中0價，化合價升高，氯元素被氧化，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：1，
故答案為：1：1；
（3）反應中只有Cl₂是氧化產(chǎn)物，HCl中氯元素化合價由-1價升高為Cl₂中0價，所以產(chǎn)生22.4L 即1molCl₂，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1mol×2=2mol，
故答案為：2；
（4）由c=$\frac{1000ρw}{M}$可知，c=$\frac{1000×1.19×36.5%}{36.5}$=11.9 mol•L^-1，
故答案為：11.9 mol•L^-1．
（5）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子，反應離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
100m³廢水中CN^-質(zhì)量=100m³×ag/m³=100ag，CN^-的物質(zhì)的量為$\frac{100ag}{26g/mol}$=$\frac{50a}{13}$mol，由方程式可知，至少需要ClO₂的物質(zhì)的量=$\frac{50a}{13}$mol，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-；$\frac{50a}{13}$．

點評 本題考查了氯的化合物的性質(zhì)、物質(zhì)的量濃度的計算、氧化還原反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)的計算，明確化合價的變化是分析的關(guān)鍵，難點是消毒效率的計算，題目難度中等，側(cè)重于考查學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關(guān)知識的運用以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．