Question

4．氯及其化合物在生产、生活中有广泛的用途．回答下列问题：
（1）“氯氧化法”是指在碱性条件下用Cl₂将废水中的CN^-氧化成无毒物质．写出该反应的离子方程式：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O．
（2）地康法制备氯气的反应为4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O断裂时分别需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量，则1molO-H断裂时需吸收的能量为460.65kJ．
（3）取ClO₂消毒过的自来水（假定ClO₂全部转化为Cl^-）30.00mL，在水样中加入几滴K₂CrO₄溶液作指示剂，用一定浓度AgNO₃溶液滴定，当有砖红色的Ag₂CrO₄沉淀出现时，反应达到滴定终点，测得溶液中CrO₄^2-的浓度是5.00×10^-3mol•L^-1，则滴定终点时溶液中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个恒温、恒容密闭容器中分别充入4molClO₂（g），发生反应：4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g）△H＞0，测得ClO₂（g）的部分平衡转化率如表所示．

容器编号	温度/	容器体积/L	ClO2（g）的平衡转化率
a	T1	V1=1L	75%
b	T2	V2
c	T3	V3	75%
d
e

已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．
①该反应中Cl₂O是还原产物（填“还原产物”或“氧化产物”）．
②T₁℃时，上述反应的平衡常数K=25.63．
③V₂＞（填“＞”、“＜”或“=”）V₃．
④d、c两容器中的反应与a容器中的反应均各有一个条件不同，a、d、e三容器中反应体系总压强随时间的变化如图所示，a、d、e三容器中ClO₂的平衡转化率由大到小的排列顺序为e＜a=d（用字母表示）；与a容器相比，d容器中改变的一个实验条件是加入催化剂，其判断依据是ad图象中曲线变化可知，d反应速率增大，压强不变平衡点不变．

Answer 1

分析 （1）已知信息：Cl₂将废水中的CN^-氧化成无毒的N₂和CO₂，结合离子方程式的书写方法来书写；
（2）化学反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算；
（3）反应达到滴定终点，测得溶液中CrO₄^2-的浓度是5.00×10^-3mol•L^-1，结合K_sp（Ag₂CrO₄）=2.00×10^-12计算银离子浓度，利用K_sp（AgCl）=1.78×10^-10，计算氯离子浓度；
（4）①4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反应中氯元素化合价+4价变化为+2价，化合价降低做氧化剂被还原；
②结合化学平衡三行计算得到平衡浓度，平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃状态下ClO₂（g）的平衡转化率相同为相同平衡状态，反应为吸热反应，升温平衡正向进行；
④压强增大平衡逆向进行，ad为加入催化剂达到的相同平衡状态，d压强大平衡逆向进行；

解答 解：（1）根据已知信息：Cl₂将废水中的CN^-氧化成无毒的N₂和CO₂，离子方程式为：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O，
故答案为：5Cl₂+2CN^-+8OH^-═10Cl^-+N₂↑+2CO₂↑+4H₂O；
（2）地康法制备氯气的反应为4HCl（g）+O₂（g）$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，1molH-Cl、1molCl-Cl、1molO-O断裂时分别需要吸收431J、243kJ、489kJ的能量，则1molO-H断裂时需吸收的能量为x，
则△H=4×431J+489kJ-2×243kJ-2×2×x=-115.6kJ•mol^-1，x=460.65KJ，
故答案为：460.65KJ；
（3）在水样中加入几滴K₂CrO₄溶液作指示剂，用一定浓度AgNO₃溶液滴定，当有砖红色的Ag₂CrO₄沉淀出现时，反应达到滴定终点，测得溶液中CrO₄^2-的浓度是5.00×10^-3mol•L^-1，结合K_sp（Ag₂CrO₄）=2.00×10^-12计算银离子浓度c²（Ag⁺）=$\frac{2.00×1{0}^{-12}}{5.00×1{0}^{-3}}$（mol/L）²，c（Ag⁺）=2×10^-5mol/L，则滴定终点时溶液中c（Cl^-）=$\frac{1.78×1{0}^{-10}}{2×1{0}^{-5}}$=8.90×10^-6mol/L，
故答案为：8.90×10^-6mol/L；
（4）①ClO₂（g），4ClO₂）（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），反应中氯元素化合价+4价变化为+2价，化合价降低做氧化剂被还原，则该反应中Cl₂O是还原产物，
故答案为：还原产物；
②恒温、恒容密闭容器中充入4mol，T₁时ClO₂（g）的平衡转化率为75%，V₁=1L，
                             4ClO₂（g）?2Cl₂O（g）+3O₂（g），
起始量（mol/L）     4                       0                 0
变化量（mol/L）   4×75%                1.5              2.25
平衡量（mol/L）    1                       1.5              2.25
K=$\frac{2.2{5}^{3}×1．{5}^{2}}{{1}^{4}}$=25.63，
故答案为：25.63；
③已知：T₃＞T₁，V₂＞V₁．T₁、T₃状态下ClO₂（g）的平衡转化率相同为相同平衡状态，反应为吸热反应，升温平衡正向进行，则V₂＞V₃，
故答案为：＞；
④d、c两容器中的反应与a容器中的反应均各有一个条件不同，a、d、e三容器中反应体系总压强随时间的变化如图所示，ad最后达到相同平衡状态，d达到平衡时间缩短，但最后压强相同，说明d是加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，e状态下压强大，增大压强平衡逆向进行，转化率减小，a、d、e三容器中ClO₂的平衡转化率由大到小的排列顺序为：e＜a=d，
故答案为：e＜a=d；加入催化剂；ad图象中曲线变化可知，d反应速率增大，压强不变平衡点不变；

点评 本题考查了氧化还原反应、反应焓变和键能的定量计算、溶度积常数的计算、化学平衡影响因素等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．