Question

4．氯及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途．回答下列問(wèn)題：
（1）“氯氧化法”是指在堿性條件下用Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無(wú)毒物質(zhì)．寫出該反應(yīng)的離子方程式：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O．
（2）地康法制備氯氣的反應(yīng)為4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O斷裂時(shí)分別需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量，則1molO-H斷裂時(shí)需吸收的能量為460.65kJ．
（3）取ClO₂消毒過(guò)的自來(lái)水（假定ClO₂全部轉(zhuǎn)化為Cl^-）30.00mL，在水樣中加入幾滴K₂CrO₄溶液作指示劑，用一定濃度AgNO₃溶液滴定，當(dāng)有磚紅色的Ag₂CrO₄沉淀出現(xiàn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)，測(cè)得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3mol•L^-1，則滴定終點(diǎn)時(shí)溶液中c（Cl^-）=8.90×10^-6mol/L．[已知：K_sp（AgCl）=1.78×10^-10，K_sp（Ag₂CrO₄）=2.00×10^-12]
（4）在5個(gè)恒溫、恒容密閉容器中分別充入4molClO₂（g），發(fā)生反應(yīng)：4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g）△H＞0，測(cè)得ClO₂（g）的部分平衡轉(zhuǎn)化率如表所示．

容器編號(hào)	溫度/	容器體積/L	ClO2（g）的平衡轉(zhuǎn)化率
a	T1	V1=1L	75%
b	T2	V2
c	T3	V3	75%
d
e

已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．
①該反應(yīng)中Cl₂O是還原產(chǎn)物（填“還原產(chǎn)物”或“氧化產(chǎn)物”）．
②T₁℃時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25.63．
③V₂＞（填“＞”、“＜”或“=”）V₃．
④d、c兩容器中的反應(yīng)與a容器中的反應(yīng)均各有一個(gè)條件不同，a、d、e三容器中反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示，a、d、e三容器中ClO₂的平衡轉(zhuǎn)化率由大到小的排列順序?yàn)閑＜a=d（用字母表示）；與a容器相比，d容器中改變的一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件是加入催化劑，其判斷依據(jù)是ad圖象中曲線變化可知，d反應(yīng)速率增大，壓強(qiáng)不變平衡點(diǎn)不變．

Answer 1

分析 （1）已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無(wú)毒的N₂和CO₂，結(jié)合離子方程式的書寫方法來(lái)書寫；
（2）化學(xué)反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計(jì)算；
（3）反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)，測(cè)得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3mol•L^-1，結(jié)合K_sp（Ag₂CrO₄）=2.00×10^-12計(jì)算銀離子濃度，利用K_sp（AgCl）=1.78×10^-10，計(jì)算氯離子濃度；
（4）①4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應(yīng)中氯元素化合價(jià)+4價(jià)變化為+2價(jià)，化合價(jià)降低做氧化劑被還原；
②結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算得到平衡濃度，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃狀態(tài)下ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同為相同平衡狀態(tài)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行；
④壓強(qiáng)增大平衡逆向進(jìn)行，ad為加入催化劑達(dá)到的相同平衡狀態(tài)，d壓強(qiáng)大平衡逆向進(jìn)行；

解答 解：（1）根據(jù)已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無(wú)毒的N₂和CO₂，離子方程式為：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O，
故答案為：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O；
（2）地康法制備氯氣的反應(yīng)為4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O斷裂時(shí)分別需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量，則1molO-H斷裂時(shí)需吸收的能量為x，
則△H=4×431J+489kJ-2×243kJ-2×2×x=-115.6kJ•mol^-1，x=460.65KJ，
故答案為：460.65KJ；
（3）在水樣中加入幾滴K₂CrO₄溶液作指示劑，用一定濃度AgNO₃溶液滴定，當(dāng)有磚紅色的Ag₂CrO₄沉淀出現(xiàn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)，測(cè)得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3mol•L^-1，結(jié)合K_sp（Ag₂CrO₄）=2.00×10^-12計(jì)算銀離子濃度c²（Ag⁺）=$\frac{2.00×1{0}^{-12}}{5.00×1{0}^{-3}}$（mol/L）²，c（Ag⁺）=2×10^-5mol/L，則滴定終點(diǎn)時(shí)溶液中c（Cl^-）=$\frac{1.78×1{0}^{-10}}{2×1{0}^{-5}}$=8.90×10^-6mol/L，
故答案為：8.90×10^-6mol/L；
（4）①ClO₂（g），4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應(yīng)中氯元素化合價(jià)+4價(jià)變化為+2價(jià)，化合價(jià)降低做氧化劑被還原，則該反應(yīng)中Cl₂O是還原產(chǎn)物，
故答案為：還原產(chǎn)物；
②恒溫、恒容密閉容器中充入4mol，T₁時(shí)ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，V₁=1L，
                             4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），
起始量（mol/L）     4                       0                 0
變化量（mol/L）   4×75%                1.5              2.25
平衡量（mol/L）    1                       1.5              2.25
K=$\frac{2.2{5}^{3}×1．{5}^{2}}{{1}^{4}}$=25.63，
故答案為：25.63；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃狀態(tài)下ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同為相同平衡狀態(tài)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，則V₂＞V₃，
故答案為：＞；
④d、c兩容器中的反應(yīng)與a容器中的反應(yīng)均各有一個(gè)條件不同，a、d、e三容器中反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示，ad最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，d達(dá)到平衡時(shí)間縮短，但最后壓強(qiáng)相同，說(shuō)明d是加入催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，e狀態(tài)下壓強(qiáng)大，增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率減小，a、d、e三容器中ClO₂的平衡轉(zhuǎn)化率由大到小的排列順序?yàn)椋篹＜a=d，
故答案為：e＜a=d；加入催化劑；ad圖象中曲線變化可知，d反應(yīng)速率增大，壓強(qiáng)不變平衡點(diǎn)不變；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)焓變和鍵能的定量計(jì)算、溶度積常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．