Question

14．氯及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途．回答下列問(wèn)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(wú)毒物質(zhì)．寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O
（2）地康法制備氯氣的反應(yīng)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(shí)分別需要吸收 431 KJ、243 kJ、489 kJ 的能量，則 1 mol O一H斷裂時(shí)需吸收的能量為463.4kJ
（3）取ClO₂消毒過(guò)的自來(lái)水（假定ClO₂全部轉(zhuǎn)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(dāng)有磚紅色的Ag₂CrO₄，沉淀出現(xiàn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)．測(cè)得溶液
中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，則滴定終點(diǎn)時(shí)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(gè)恒溫、恒容密閉容器中分別充入4 mol ClO₂，發(fā)生反應(yīng)4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g）△H＞0，測(cè)得ClO₂（g）的部分平衡轉(zhuǎn)化率如表所示．

容器編號(hào)	溫度/℃	容器體積/L	Cl02（g）的平衡轉(zhuǎn)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(yīng)中Cl₂O是還原產(chǎn)物（填“還原產(chǎn)物”或“氧化產(chǎn)物”）．
②T₁℃時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K25.63
③V₂＞（填“＞”“＜”或“=”）V₃
④d、e兩容器中的反應(yīng)與a容器中的反應(yīng)均各有一個(gè)條件不同，a、d、e三容器中反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示．a(chǎn)、d、e三容器中ClO₂的平衡轉(zhuǎn)化率由大到小的排列順序?yàn)閑＜a=d（用字母表示）；與a容器相比，d容器中改變的一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件是加入催化劑，其判斷依據(jù)是ad圖象中曲線(xiàn)變化可知，d反應(yīng)速率增大，壓強(qiáng)不變平衡點(diǎn)不變．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無(wú)毒的N₂和CO₂，結(jié)合離子方程式的書(shū)寫(xiě)方法來(lái)書(shū)寫(xiě)；
（2）反應(yīng)熱=拆化學(xué)鍵吸收的能量-形成化學(xué)鍵放出的能量；
（3）反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)．測(cè)得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算銀離子濃度，利用K_SP（AgCl）=1.78×10^-10，計(jì)算溶液中氯離子濃度；
（4）①4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應(yīng)中氯元素化合價(jià)+4價(jià)變化為+2價(jià)，化合價(jià)降低做氧化劑被還原；
②結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算得到平衡濃度，平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃狀態(tài)下ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同為相同平衡狀態(tài)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行；
④壓強(qiáng)增大平衡逆向進(jìn)行，ad為加入催化劑達(dá)到的相同平衡狀態(tài)，d壓強(qiáng)大平衡逆向進(jìn)行．

解答 解：（1）根據(jù)已知信息：Cl₂將廢水中的CN^-氧化成無(wú)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℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 kJ•mol^-1，1 mol H-Cl、l mol Cl-Cl、1 mol O=O斷裂時(shí)分別需要吸收 431 KJ、243 kJ、489 kJ 的能量，設(shè)1 mol O一H斷裂時(shí)需吸收的能量為x，則△H=4×431 KJ+489 kJ-2×243 kJ-2×2×x=-115.6 kJ•mol^-1，x=463.4KJ
故答案為：463.4；
（3）測(cè)得溶液中CrO₄^2-的濃度是5.00×10^-3 mol•L^-1，K_sp（Ag₂CrO₄）=c²（Ag⁺）c（Cr₂O₄^2-）=2.00×10^-12，c（Ag⁺）=$\sqrt{\frac{2.00×1{0}^{-12}}{5.00×1{0}^{-3}}}$=2×10^-5mol/L，K_SP（AgCl）=1.78×10^-10，
則滴定終點(diǎn)時(shí)溶液中c（Cl^-）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.78×1{0}^{-10}}{2×1{0}^{-5}}$=8.90×10^-6mol/L，
故答案為：8.90×10^-6mol/L；
（4）①4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反應(yīng)中氯元素化合價(jià)+4價(jià)變化為+2價(jià)，化合價(jià)降低做氧化劑被還原，則該反應(yīng)中Cl₂O是還原產(chǎn)物，
故答案為：還原產(chǎn)物；
②恒溫、恒容密閉容器中充入4mol，T₁時(shí)ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，V₁=1L，
                             4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），
起始量（mol/L）     4                       0                 0
變化量（mol/L）   4×75%                1.5              2.25
平衡量（mol/L）    1                       1.5              2.25
K=$\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(tài)下ClO₂（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同為相同平衡狀態(tài)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，則V₂＞V₃，
故答案為：＞；
④d、c兩容器中的反應(yīng)與a容器中的反應(yīng)均各有一個(gè)條件不同，a、d、e三容器中反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示，ad最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，d達(dá)到平衡時(shí)間縮短，但最后壓強(qiáng)相同，說(shuō)明d是加入催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，e狀態(tài)下壓強(qiáng)大，增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率減小，a、d、e三容器中ClO₂的平衡轉(zhuǎn)化率由大到小的排列順序?yàn)椋篹＜a=d，
故答案為：e＜a=d；加入催化劑；ad圖象中曲線(xiàn)變化可知，d反應(yīng)速率增大，壓強(qiáng)不變平衡點(diǎn)不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)焓變和鍵能的定量計(jì)算、溶度積常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．