Question

14．氯及其化合物在生產、生活中有廣泛的用途．回答下列問題：
（1）“氯氧化法”是指在堿性條件下用將廢水中的CN^-氧化成無毒物質．寫出該反應的離子方程式：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O
（2）地康法制備氯氣的反應為 4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 kJ•mol^-1，1 mol H-Cl、l mol Cl-Cl、1 mol O=O斷裂時分別需要吸收 431 KJ、243 kJ、489 kJ 的能量，則 1 mol O一H斷裂時需吸收的能量為463.4kJ
（3）取ClO₂消毒過的自來水（假定ClO₂全部轉化為Cl^-）30.00 mL在水樣中加人幾滴K₂CrO₄），溶液作指示劑，用一定濃度AgNO₃溶液滴定，當有磚紅色的Ag₂CrO₄，沉淀出現時，反應達到滴定終點．測得溶液
中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，則滴定終點時溶液中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個恒溫、恒容密閉容器中分別充入4 mol ClO₂，發生反應4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g）△H＞0，測得ClO₂（g）的部分平衡轉化率如表所示．

容器編號	溫度/℃	容器體積/L	Cl02（g）的平衡轉化率
a	T1	V1=l L	75%
b	T1	v2
c	T3	v3	75%
d
e

已知：T₃＞T₂，V₂＞V₁
①該反應中Cl₂O是還原產物（填“還原產物”或“氧化產物”）．
②T₁℃時，上述反應的平衡常數K25.63
③V₂＞（填“＞”“＜”或“=”）V₃
④d、e兩容器中的反應與a容器中的反應均各有一個條件不同，a、d、e三容器中反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示．a、d、e三容器中ClO₂的平衡轉化率由大到小的排列順序為e＜a=d（用字母表示）；與a容器相比，d容器中改變的一個實驗條件是加入催化劑，其判斷依據是ad圖象中曲線變化可知，d反應速率增大，壓強不變平衡點不變．

Answer 1

分析 （1）根據已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無毒的N₂和CO₂，結合離子方程式的書寫方法來書寫；
（2）反應熱=拆化學鍵吸收的能量-形成化學鍵放出的能量；
（3）反應達到滴定終點．測得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，結合溶度積常數計算銀離子濃度，利用K_SP（AgCl）=1.78×10^-10，計算溶液中氯離子濃度；
（4）①4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應中氯元素化合價+4價變化為+2價，化合價降低做氧化劑被還原；
②結合化學平衡三行計算得到平衡濃度，平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃狀態下ClO₂（g）的平衡轉化率相同為相同平衡狀態，反應為吸熱反應，升溫平衡正向進行；
④壓強增大平衡逆向進行，ad為加入催化劑達到的相同平衡狀態，d壓強大平衡逆向進行．

解答 解：（1）根據已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無毒的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）4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 kJ•mol^-1，1 mol H-Cl、l mol Cl-Cl、1 mol O=O斷裂時分別需要吸收 431 KJ、243 kJ、489 kJ 的能量，設1 mol O一H斷裂時需吸收的能量為x，則△H=4×431 KJ+489 kJ-2×243 kJ-2×2×x=-115.6 kJ•mol^-1，x=463.4KJ
故答案為：463.4；
（3）測得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，K_sp（Ag₂CrO₄）=c²（Ag⁺）c（Cr₂O₄^2-）=2.00×10^-12，c（Ag⁺）=$\sqrt{\frac{2.00×1{0}^{-12}}{5.00×1{0}^{-3}}}$=2×10^-5mol/L，K_SP（AgCl）=1.78×10^-10，
則滴定終點時溶液中c（Cl^-）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.78×1{0}^{-10}}{2×1{0}^{-5}}$=8.90×10^-6mol/L，
故答案為：8.90×10^-6mol/L；
（4）①4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應中氯元素化合價+4價變化為+2價，化合價降低做氧化劑被還原，則該反應中Cl₂O是還原產物，
故答案為：還原產物；
②恒溫、恒容密閉容器中充入4mol，T₁時ClO₂（g）的平衡轉化率為75%，V₁=1L，
                             4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），
起始量（mol/L）     4                       0                 0
變化量（mol/L）   4×75%                1.5              2.25
平衡量（mol/L）    1                       1.5              2.25
K=$\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狀態下ClO₂（g）的平衡轉化率相同為相同平衡狀態，反應為吸熱反應，升溫平衡正向進行，則V₂＞V₃，
故答案為：＞；
④d、c兩容器中的反應與a容器中的反應均各有一個條件不同，a、d、e三容器中反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示，ad最后達到相同平衡狀態，d達到平衡時間縮短，但最后壓強相同，說明d是加入催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，e狀態下壓強大，增大壓強平衡逆向進行，轉化率減小，a、d、e三容器中ClO₂的平衡轉化率由大到小的排列順序為：e＜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反應速率增大，壓強不變平衡點不變．

點評 本題考查了氧化還原反應、反應焓變和鍵能的定量計算、溶度積常數的計算、化學平衡影響因素等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．