Question

7．某二元化合物X其相對分子質(zhì)量小于100，常溫下為黃綠色或橘黃色氣體，性質(zhì)非常不穩(wěn)定，若用“惰性氣體”等稀釋時，爆炸性 則大大降低，X的水溶液質(zhì)量分數(shù)高于30%也有可能引起爆炸．X可由KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）混合物中加入足量的稀硫酸水浴加熱制得，12.25g KClO₃與4.5g草酸恰好完全反應生成X、CO₂和一種酸式鹽．
（1）確定X的化學式ClO₂
（2）用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制備X最大優(yōu)點是制得ClO₂同時生成CO₂，可稀釋ClO₂大大降低爆炸的可能性
（3）工業(yè)廢水中Mn²⁺常用X處理，將Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂，寫出X除去Mn²⁺的離子方程式2ClO₂+5Mn²⁺+6H₂O=5MnO₂+12H⁺+2Cl^-
（4）纖維素還原法制X是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物與稀硫酸、NaClO₃反應生成X．完成反應的化學方程式：C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+24NaClO₃+12H₂SO₄=24ClO₂↑+6CO₂↑+18H₂O+12Na₂SO₄
（5）實驗室用氫氧化鈉溶液吸收X尾氣，生成等物質(zhì)的兩種鈉鹽，其中有一種鹽為NaClO₃完成氫氧化鈉溶液吸收X尾氣反應的化學方程式：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O
（6）X和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質(zhì)．處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是X的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）某二元化合物X其相對分子質(zhì)量小于100，12.25g KClO₃與9g草酸恰好完全反應生成X、CO₂和一種酸式鹽，n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，由于生成物中有一種酸式鹽，所以依據(jù)氧化還原反應電子守恒分析得到：H₂C₂O₄～2CO₂～2e^-，KClO₃被還原生成的化合物中氯元素化合價為x，根據(jù)電子守恒計算出x并判斷X的化學式；
（2）該反應產(chǎn)中有二氧化碳生成，可稀釋Cl0₂，大大降低爆炸的可能性；
（3）二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子，據(jù)此根據(jù)化合價升降相等配平；
（4）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，然后配平得到；
（5）生成等物質(zhì)的量的兩種鈉鹽，其中有一種鹽為NaClO₃，根據(jù)電子守恒判斷另一種反應產(chǎn)物，然后寫出反應的化學方程式；
（6）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）某二元化合物X其相對分子質(zhì)量小于100，12.25g KClO₃與9g草酸恰好完全反應生成X、CO₂和一種酸式鹽，n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，由于生成物中有一種酸式鹽，所以依據(jù)氧化還原反應電子守恒分析得到：H₂C₂O₄～2CO₂～2e^-，KClO₃被還原后的生成的化合物中Cl元素化合價為x，則得到：（5-x）×0.1mol=$\frac{1}{2}$×0.1mol×2×（4-3），解得：x=4，則X的化學式為：ClO₂，
故答案為：ClO₂；
（2）用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制備ClO₂反應產(chǎn)物為二氧化氯、二氧化碳可稀釋Cl0₂，大大降低爆炸的可能性，
故答案為：制得Cl0₂的同時有CO₂產(chǎn)生，可稀釋Cl0₂，大大降低爆炸的可能性；
（3）二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子，離子方程式：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺，
故答案為：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
（4）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，則配平后的化學方程式為：C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案為：C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄；
（5）用氫氧化鈉溶液吸收ClO₂尾氣，生成等物質(zhì)的量的兩種鈉鹽，其中有一種鹽為NaClO₃，根據(jù)電子守恒，另一種鹽為NaClO₂，反應的化學方程式為：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O，
故答案為：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O；
（6）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的：$\frac{5mol}{2mol}$=2.5倍，
故答案為：2.5．

點評 本題考查無機物的推斷，題目難度中等，涉及氧化還原反應的計算、未知物推斷、化學方程式、離子方程式的書寫等知識，根據(jù)題干信息正確推斷X的化學式為解答關(guān)鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用能力．