Question

4．在氯氧化法處理含CN^-的廢水過(guò)程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性?xún)H為氰化物的千分之一），氰酸鹽進(jìn)一步被氧化為無(wú)毒物質(zhì)．
（1）某廠(chǎng)廢水中含KCN，其濃度為650mg×L^-1．現(xiàn)用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應(yīng)（其中N均為一3價(jià)、O均為-2價(jià)）：KCN+2KOH+Cl₂═KOCN+2KCl+H₂O
該反應(yīng)中，被氧化的元素是C．
（2）投入過(guò)量液氯，可將氰酸鹽進(jìn)一步氧化為氮?dú)猓��?qǐng)用單線(xiàn)橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂↑+6KCl+2H₂O
（3）若處理上述廢水20.0L，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，至少需液氯35.5g．
（4）P₂O₅是非氧化性干燥劑，下列氣體不能用濃硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是b．
a．NH₃    b．HI    c．SO₂    d．CO₂
（5）KClO₃可用于實(shí)驗(yàn)室制O₂，若不加催化劑，400℃時(shí)分解只生成兩種鹽，其中-種是無(wú)氧酸鹽，另一種鹽的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1：1．寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．
（已知：氯元素最高化合價(jià)為+7價(jià)）

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)中，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，C元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，據(jù)此判斷被氧化的元素；
（2）反應(yīng)中KOCN→N₂，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為0價(jià)，共升高6價(jià)，Cl₂→KCl，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故N₂系數(shù)為1，Cl₂系數(shù)為3，據(jù)此確定電子轉(zhuǎn)移的情況；
（3）計(jì)算廢水中KCN的質(zhì)量，再根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算KCN的物質(zhì)的量，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，生成CO、N₂，整個(gè)過(guò)程中C元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+4價(jià)，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為0價(jià)，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算n（Cl₂），再根據(jù)m=nM計(jì)算需要氯氣的質(zhì)量；
（4）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性、酸性，P₂O₅是非氧化性干燥劑，然后結(jié)合各選項(xiàng)中氣體的性質(zhì)進(jìn)行判斷；
（5）根據(jù)題干信息判斷該無(wú)氧酸鹽為氯化鉀，再根據(jù)化合價(jià)變化判斷另一種無(wú)氧酸鹽名稱(chēng)，最后根據(jù)化合價(jià)升降相等配平即可．

解答 解：（1）該反應(yīng)中，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，C元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?4價(jià)，所以被氧化的元素是C元素，
故答案為：C；
（2）反應(yīng)中KOCN→N₂，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為0價(jià)，共升高6價(jià)，Cl₂→KCl，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故N₂系數(shù)為1，Cl₂系數(shù)為3，結(jié)合原子守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)，平衡后方程式為：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O，電子轉(zhuǎn)移為：，
故答案為：；
（3）廢水中KCN的質(zhì)量為650mg/L×20L=13000mg=13g，物質(zhì)的量為n=$\frac{13g}{65g/mol}$=0.2mol，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，應(yīng)生成CO、N₂，整個(gè)過(guò)程中C元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+4價(jià)，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為0價(jià)，Cl元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，電子轉(zhuǎn)移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯氣的質(zhì)量為0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案為：35.5；
（4）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性、酸性，不能干燥具有還原性、堿性的氣體，
a．NH₃為堿性氣體，不能用濃硫酸和五氧化二磷干燥，可用堿石灰干燥，故a錯(cuò)誤；
b．HI為還原性氣體，不能利用濃硫酸干燥，可以利用P₂O₅干燥，故b正確；
c．二氧化硫?yàn)樗嵝詺怏w，可以用濃硫酸、五氧化二磷或無(wú)水氯化鈣干燥，故c錯(cuò)誤；
d．二氧化碳為酸性氣體，可以用濃硫酸、五氧化二磷或無(wú)水氯化鈣干燥，故d錯(cuò)誤；
故選b；
（5）KClO₃可用于實(shí)驗(yàn)室制O₂，若不加催化劑，400℃時(shí)分解只生成兩種鹽，其中一種是無(wú)氧酸鹽，另一種鹽的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1：1，則該無(wú)氧酸為KCl，KCl中氯元素化合價(jià)為-1，說(shuō)明氯酸鉀中氯元素化合價(jià)降低，則另一種含氧酸鹽中氯元素化合價(jià)會(huì)升高，由于氯酸鉀中氯元素化合價(jià)為+5，則氯元素化合價(jià)升高只能被氧化成高氯酸鉀，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升降相等配平該反應(yīng)為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，
故答案為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，為高頻考點(diǎn)，注意把握元素化合價(jià)的判斷，結(jié)合電子得失守恒為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．