Question

4．在氯氧化法處理含CN^-的廢水過程中，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），氰酸鹽進一步被氧化為無毒物質(zhì)．
（1）某廠廢水中含KCN，其濃度為650mg×L^-1．現(xiàn)用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應（其中N均為一3價、O均為-2價）：KCN+2KOH+Cl₂═KOCN+2KCl+H₂O
該反應中，被氧化的元素是C．
（2）投入過量液氯，可將氰酸鹽進一步氧化為氮氣．請用單線橋法標出電子轉(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可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，其中-種是無氧酸鹽，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1．寫出該反應的化學方程式：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．
（已知：氯元素最高化合價為+7價）

Answer 1

分析 （1）該反應中，Cl元素化合價由0價變?yōu)?1價，C元素化合價由+2價變?yōu)?4價，據(jù)此判斷被氧化的元素；
（2）反應中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數(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）計算廢水中KCN的質(zhì)量，再根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算KCN的物質(zhì)的量，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（Cl₂），再根據(jù)m=nM計算需要氯氣的質(zhì)量；
（4）濃硫酸具有強氧化性、酸性，P₂O₅是非氧化性干燥劑，然后結(jié)合各選項中氣體的性質(zhì)進行判斷；
（5）根據(jù)題干信息判斷該無氧酸鹽為氯化鉀，再根據(jù)化合價變化判斷另一種無氧酸鹽名稱，最后根據(jù)化合價升降相等配平即可．

解答 解：（1）該反應中，Cl元素化合價由0價變?yōu)?1價，C元素化合價由+2價變?yōu)?4價，所以被氧化的元素是C元素，
故答案為：C；
（2）反應中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數(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)化為無毒物質(zhì)，應生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，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．二氧化硫為酸性氣體，可以用濃硫酸、五氧化二磷或無水氯化鈣干燥，故c錯誤；
d．二氧化碳為酸性氣體，可以用濃硫酸、五氧化二磷或無水氯化鈣干燥，故d錯誤；
故選b；
（5）KClO₃可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，其中一種是無氧酸鹽，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1，則該無氧酸為KCl，KCl中氯元素化合價為-1，說明氯酸鉀中氯元素化合價降低，則另一種含氧酸鹽中氯元素化合價會升高，由于氯酸鉀中氯元素化合價為+5，則氯元素化合價升高只能被氧化成高氯酸鉀，根據(jù)氧化還原反應中化合價升降相等配平該反應為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，
故答案為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

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