Question

4．下面三個方法都可以用來制氯氣：
①4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
②KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O
③KMnO₄+HCl（濃）-KCl+MnCl₂+Cl₂↑+H₂O（未配平），
根據以上三個反應，回答有關問題：
（1）反應的②的離子方程式為ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O．
（2）反應②中，氧化產物與還原產物的質量比為5：1．
（3）請將反應③配平：2KMnO₄+16HCl（濃）=2KCl十2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
（4）若要制得相同質量的氯氣，①②③反應中電子轉移的數目之比為6：5：6．
（5）已知反應④：4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2Cl₂+2H₂O（g），該反應也能制得氯氣，則MnO₂、O₂、KMnO₄三種物質氧化性由強到弱的順序為KMnO₄＞MnO₂＞O₂．

Answer 1

分析 （1）氯酸鉀、HCl、KCl完全電離，改寫為離子形式；
（2）反應②中只有Cl元素化合價發生變化，Cl元素化合價分別由+5價、-1價變化為0價，氯氣既是氧化產物又是還原產物；
（3）該反應中Mn元素化合價由+7價變為+2價、部分Cl元素化合價由-1價變為0價、部分Cl元素化合價不變，其轉移電子總數為10，則KMnO₄的系數為2，氯氣系數為5，再結合原子守恒配平方程式；
（4）制取的氯氣質量相等，則制取的氯氣物質的量相等，假設制取的氯氣都是1mol，根據氯氣和轉移電子之間關系式計算轉移電子數之比；
（5）根據反應條件判斷反應的難易程度，越容易發生的氧化還原反應氧化劑的氧化性越強．

解答 解：（1）反應KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O的離子方程式為：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O；
（2）反應②中只有Cl元素化合價發生變化，Cl元素化合價分別由+5價、-1價變化為0價，氯氣既是氧化產物又是還原產物，則氧化產物與還原產物的質量比為5：1，故答案為：5：1；
（3）該反應中Mn元素化合價由+7價變為+2價、部分Cl元素化合價由-1價變為0價、部分Cl元素化合價不變，其轉移電子總數為10，則KMnO₄的系數為2，氯氣系數為5，結合原子守恒配平方程式為：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O，
故答案為：2；16；2；2；5；8；
（4）制取的氯氣質量相等，則制取的氯氣物質的量相等，假設制取的氯氣都是1mol，
①中生成1mol氯氣轉移電子物質的量=1mol×2×[0-（-1）]=2mol；
②中生成1mol氯氣轉移電子物質的量=$\frac{5mol}{3}$=$\frac{5}{3}$mol；
③中生成1mol氯氣轉移電子物質的量=$\frac{10mol}{2}$=2mol；
則三個方程式中轉移電子物質的量之比=2mol：$\frac{5}{3}$mol：2mol=6：5：6，
故答案為：6：5：6；
（5）根據方程式①4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O、③KMnO₄2KMnO₄+16HCl（濃）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O、④4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2Cl₂+2H₂O，③沒有反應條件，①的反應條件是加熱，④的反應條件是加熱和催化劑，反應條件越少的氧化還原反應越容易發生，越容易發生的氧化還原反應氧化劑的氧化性越強，所以氧化性最強的是高錳酸鉀，其次是二氧化錳，最后是氧氣，
故答案為：KMnO₄＞MnO₂＞O₂．

點評 本題考查氧化還原反應，涉及氧化還原反應計算、配平、氧化性強弱比較等，側重于學生的分析、計算能力的考查，注意掌握氧化還原反應配平以及氧化性、還原性的比較方法，難度中等．