Question

7．某二元化合物X其相对分子质量小于100，常温下为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，若用“惰性气体”等稀释时，爆炸性 则大大降低，X的水溶液质量分数高于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热制得，12.25g KClO₃与4.5g草酸恰好完全反应生成X、CO₂和一种酸式盐．
（1）确定X的化学式ClO₂
（2）用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制备X最大优点是制得ClO₂同时生成CO₂，可稀释ClO₂大大降低爆炸的可能性
（3）工业废水中Mn²⁺常用X处理，将Mn²⁺转化为MnO₂，写出X除去Mn²⁺的离子方程式2ClO₂+5Mn²⁺+6H₂O=5MnO₂+12H⁺+2Cl^-
（4）纤维素还原法制X是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物与稀硫酸、NaClO₃反应生成X．完成反应的化学方程式：C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+24NaClO₃+12H₂SO₄=24ClO₂↑+6CO₂↑+18H₂O+12Na₂SO₄
（5）实验室用氢氧化钠溶液吸收X尾气，生成等物质的两种钠盐，其中有一种盐为NaClO₃完成氢氧化钠溶液吸收X尾气反应的化学方程式：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O
（6）X和Cl₂均能将电镀废水中的CN^-氧化为无毒的物质．处理含CN^-相同量的电镀废水，所需Cl₂的物质的量是X的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）某二元化合物X其相对分子质量小于100，12.25g KClO₃与9g草酸恰好完全反应生成X、CO₂和一种酸式盐，n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，由于生成物中有一种酸式盐，所以依据氧化还原反应电子守恒分析得到：H₂C₂O₄～2CO₂～2e^-，KClO₃被还原生成的化合物中氯元素化合价为x，根据电子守恒计算出x并判断X的化学式；
（2）该反应产中有二氧化碳生成，可稀释Cl0₂，大大降低爆炸的可能性；
（3）二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子，据此根据化合价升降相等配平；
（4）纤维素为多糖，水解最终产物为葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有还原性，可将NaClO₃还原得到ClO₂．Cl从+5到+4价，降低1价，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均价为0，到+4价，升高4价，然后配平得到；
（5）生成等物质的量的两种钠盐，其中有一种盐为NaClO₃，根据电子守恒判断另一种反应产物，然后写出反应的化学方程式；
（6）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍．

解答 解：（1）某二元化合物X其相对分子质量小于100，12.25g KClO₃与9g草酸恰好完全反应生成X、CO₂和一种酸式盐，n（KClO₃）=$\frac{12.25g}{122.5g/mol}$=0.1mol，n（H₂C₂O₄）=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，由于生成物中有一种酸式盐，所以依据氧化还原反应电子守恒分析得到：H₂C₂O₄～2CO₂～2e^-，KClO₃被还原后的生成的化合物中Cl元素化合价为x，则得到：（5-x）×0.1mol=$\frac{1}{2}$×0.1mol×2×（4-3），解得：x=4，则X的化学式为：ClO₂，
故答案为：ClO₂；
（2）用H₂C₂0₄溶液、稀硫酸和KC10₃制备ClO₂反应产物为二氧化氯、二氧化碳可稀释Cl0₂，大大降低爆炸的可能性，
故答案为：制得Cl0₂的同时有CO₂产生，可稀释Cl0₂，大大降低爆炸的可能性；
（3）二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子，离子方程式：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺，
故答案为：2ClO₂+5 Mn²⁺+6H₂O=5 MnO₂↓+2 Cl^-+12H⁺；
（4）纤维素为多糖，水解最终产物为葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有还原性，可将NaClO₃还原得到ClO₂．Cl从+5到+4价，降低1价，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均价为0，到+4价，升高4价，则配平后的化学方程式为：C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案为：C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄；
（5）用氢氧化钠溶液吸收ClO₂尾气，生成等物质的量的两种钠盐，其中有一种盐为NaClO₃，根据电子守恒，另一种盐为NaClO₂，反应的化学方程式为：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O，
故答案为：2NaOH+2ClO₂=NaClO₃+NaClO₂+H₂O；
（6）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的：$\frac{5mol}{2mol}$=2.5倍，
故答案为：2.5．

点评 本题考查无机物的推断，题目难度中等，涉及氧化还原反应的计算、未知物推断、化学方程式、离子方程式的书写等知识，根据题干信息正确推断X的化学式为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．