Question

某容器中发生一个化学反应，反应过程中存在H₂O、ClO^-、CN、HCO₃^-、N₂、Cl^-六种物质．在反应过程中测得ClO^-和N₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示．下列有关判断中正确的是（　　）

A．还原荆是含CN^-的物质，氧化产物只有N₂

B．氧化剂足ClO^-，还原产物是HCO₃^-

C．配平后氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5：2

D．若生成2.24LN₂（标准状况）．则转移电子0.5mol

Answer 1

分析：由曲线变化图可知，随反应进行ClO^-的物质的量降低，N₂的物质的量增大，故ClO^-为反应物，N₂是生成物，根据电子转移相等可知，CN^-是反应物，由氯元素守恒可知Cl^-是生成物，由碳元素守恒可知HCO₃^-是生成物，由氢元素守恒可知H₂O是反应物．反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价，化合价总共降低2价，C元素化合价由+2价升高为+4价，N元素化合价由-3价升高为0价，化合价总共升高2[（4-2）+（3-0）]=10价，故CN^-系数为2，ClO^-系数为5，由元素守恒可知HCO₃^-系数为2，N₂系数为1，Cl^-系数为5，H₂O系数为1，反应方程式为2CN^-+5ClO^-+H₂O=2HCO₃^-+N₂↑+5Cl^-．
A、由化合价变化可知氧化产物有HCO₃^-、N₂．
B、所含元素化合价降低的反应物是氧化剂，氧化剂通过还原反应生成的物质是还原产物．结合方程式，利用化合价变化判断．
C、反应中是CN^-是还原剂，ClO^-是氧化剂，根据化合价升降配平，方程式判断．
D、反应中只有氯元素化合价降低，根据氮气的体积计算参加反应的ClO^-的物质的量，反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价，据此计算．

解答：解：由曲线变化图可知，随反应进行ClO^-的物质的量降低，N₂的物质的量增大，故ClO^-为反应物，N₂是生成物，根据电子转移相等可知，CN^-是反应物，由氯元素守恒可知Cl^-是生成物，由碳元素守恒可知HCO₃^-是生成物，由氢元素守恒可知H₂O是反应物．反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价，化合价总共降低2价，C元素化合价由+2价升高为+4价，N元素化合价由-3价升高为0价，化合价总共升高2[（4-2）+（3-0）]=10价，故CN^-系数为2，ClO^-系数为5，由元素守恒可知HCO₃^-系数为2，N₂系数为1，Cl^-系数为5，H₂O系数为1，反应方程式为2CN^-+5ClO^-+H₂O=2HCO₃^-+N₂↑+5Cl^-．
A、反应中，C元素化合价由CN^-中+2价升高为HCO₃^-中+4价，N元素化合价由CN^-中-3价升高为N₂中0价，可知氧化产物有HCO₃^-、N₂，故A错误；
B、反应中Cl元素化合价由ClO^-中+1价降低为Cl^-中-1价，ClO^-是氧化剂，还原产物是Cl^-，故B错误；
C、由上述分析可知，反应为2CN^-+5ClO^-+H₂O=2HCO₃^-+N₂↑+5Cl^-，反应中是CN^-是还原剂，ClO^-是氧化剂，氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5：2，故C正确；
D、2.24LN₂（标准状况）的物质的量为0.1mol，所以参加反应的ClO^-的物质的量为0.5mol，反应中只有氯元素化合价降低，由ClO^-中+1价降低为Cl^-中-1价，所以转移电子数为0.5mol×2×N_Amol^-1=N_A，故D错误．
故选：C．

点评：考查氧化还原反应计算、基本概念等，难度中等，根据曲线变化图分析反应物、产物，利用守恒生成方程式是关键．