Question

20．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（其毒性僅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）某廠廢水中含KCN，其濃度為0.65mg•L^-1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，氧化產(chǎn)物是KOCN．
（2）投入過(guò)量液氯，可將氰酸鹽進(jìn)一步氧化為氮?dú)猓��?qǐng)用單線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目：
2KOCN+4KOH+3CL₂=2CO₂↑+N₂↑+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）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)；
（2）Cl元素化合價(jià)由0降低為-1價(jià)，N元素的化合價(jià)由-3價(jià)升高為0，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6e^-；
（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）400℃時(shí)分解只生成兩種鹽，其中-種是無(wú)氧酸鹽應(yīng)為KCl，Cl元素的化合價(jià)降低，則另一種鹽中Cl元素的化合價(jià)升高，另一種鹽的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1：1，應(yīng)為KClO₄．

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)，被氧化的元素為C，氧化產(chǎn)物為KOCN，故答案為：C；KOCN；
（2）Cl元素化合價(jià)由0降低為-1價(jià)，N元素的化合價(jià)由-3價(jià)升高為0，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6e^-，用單線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目為，
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$\frac{13g}{65g/mol}$=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）400℃時(shí)分解只生成兩種鹽，其中-種是無(wú)氧酸鹽應(yīng)為KCl，Cl元素的化合價(jià)降低，則另一種鹽中Cl元素的化合價(jià)升高，另一種鹽的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1：1，應(yīng)為KClO₄，由電子及原子守恒可知，化學(xué)反應(yīng)為4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，故答案為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握元素化合價(jià)及其變化是解本題關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意氧化還原反應(yīng)基本概念及轉(zhuǎn)移電子，題目難度中等．