Question

20．在氯氧化法處理含CN^-的廢水過程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性僅為氰化物的千分之一），氰酸鹽進一步被氧化為無毒物質(zhì)．
（1）某廠廢水中含KCN，其濃度為0.65mg•L^-1氧化法處理，發(fā)生如下反應（其中N均為一3價、O均為-2價）：KCN+2KOH+Cl₂=KOCN+2KCl+H₂O．該反應中，被氧化的元素是C，氧化產(chǎn)物是KOCN．
（2）投入過量液氯，可將氰酸鹽進一步氧化為氮氣．請用單線橋法標出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目：
2KOCN+4KOH+3CL₂=2CO₂↑+N₂↑+6KCl+2H₂O．
（3）若處理上述廢水20.0L，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，至少需液氯35.5g．
（4）KClO₃可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，其中-種是無氧酸鹽，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1．寫出該反應的化學方程式：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．（已知：氯元素最高化合價為+7價）

Answer 1

分析 （1）該反應中，Cl元素化合價由0價變?yōu)?1價，C元素化合價由+2價變?yōu)?4價；
（2）Cl元素化合價由0降低為-1價，N元素的化合價由-3價升高為0，該反應轉(zhuǎn)移6e^-；
（3）計算廢水中KCN的質(zhì)量，再根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算KCN的物質(zhì)的量，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（Cl₂），再根據(jù)m=nM計算需要氯氣的質(zhì)量；
（4）400℃時分解只生成兩種鹽，其中-種是無氧酸鹽應為KCl，Cl元素的化合價降低，則另一種鹽中Cl元素的化合價升高，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1，應為KClO₄．

解答 解：（1）該反應中，Cl元素化合價由0價變?yōu)?1價，C元素化合價由+2價變?yōu)?4價，被氧化的元素為C，氧化產(chǎn)物為KOCN，故答案為：C；KOCN；
（2）Cl元素化合價由0降低為-1價，N元素的化合價由-3價升高為0，該反應轉(zhuǎn)移6e^-，用單線橋法標出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目為，
故答案為：；
（3）廢水中KCN的質(zhì)量為650mg/L×20L=13000mg=13g，物質(zhì)的量為$\frac{13g}{65g/mol}$=0.2mol，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，應生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，電子轉(zhuǎn)移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯氣的質(zhì)量為0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案為：35.5；
（4）400℃時分解只生成兩種鹽，其中-種是無氧酸鹽應為KCl，Cl元素的化合價降低，則另一種鹽中Cl元素的化合價升高，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1，應為KClO₄，由電子及原子守恒可知，化學反應為4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，故答案為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

點評 本題以氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握元素化合價及其變化是解本題關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意氧化還原反應基本概念及轉(zhuǎn)移電子，題目難度中等．