Question

4．下面三个方法都可以用来制氯气：
①4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
②KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O
③KMnO₄+HCl（浓）-KCl+MnCl₂+Cl₂↑+H₂O（未配平），
根据以上三个反应，回答有关问题：
（1）反应的②的离子方程式为ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O．
（2）反应②中，氧化产物与还原产物的质量比为5：1．
（3）请将反应③配平：2KMnO₄+16HCl（浓）=2KCl十2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O
（4）若要制得相同质量的氯气，①②③反应中电子转移的数目之比为6：5：6．
（5）已知反应④：4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2Cl₂+2H₂O（g），该反应也能制得氯气，则MnO₂、O₂、KMnO₄三种物质氧化性由强到弱的顺序为KMnO₄＞MnO₂＞O₂．

Answer 1

分析 （1）氯酸钾、HCl、KCl完全电离，改写为离子形式；
（2）反应②中只有Cl元素化合价发生变化，Cl元素化合价分别由+5价、-1价变化为0价，氯气既是氧化产物又是还原产物；
（3）该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、部分Cl元素化合价由-1价变为0价、部分Cl元素化合价不变，其转移电子总数为10，则KMnO₄的系数为2，氯气系数为5，再结合原子守恒配平方程式；
（4）制取的氯气质量相等，则制取的氯气物质的量相等，假设制取的氯气都是1mol，根据氯气和转移电子之间关系式计算转移电子数之比；
（5）根据反应条件判断反应的难易程度，越容易发生的氧化还原反应氧化剂的氧化性越强．

解答 解：（1）反应KClO₃+6HCl═3Cl₂↑+KCl+3H₂O的离子方程式为：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6H⁺+5Cl^-=3Cl₂↑+3H₂O；
（2）反应②中只有Cl元素化合价发生变化，Cl元素化合价分别由+5价、-1价变化为0价，氯气既是氧化产物又是还原产物，则氧化产物与还原产物的质量比为5：1，故答案为：5：1；
（3）该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、部分Cl元素化合价由-1价变为0价、部分Cl元素化合价不变，其转移电子总数为10，则KMnO₄的系数为2，氯气系数为5，结合原子守恒配平方程式为：2KMnO₄+16HCl=2MnCl₂+5Cl₂↑+2KCl+8H₂O，
故答案为：2；16；2；2；5；8；
（4）制取的氯气质量相等，则制取的氯气物质的量相等，假设制取的氯气都是1mol，
①中生成1mol氯气转移电子物质的量=1mol×2×[0-（-1）]=2mol；
②中生成1mol氯气转移电子物质的量=$\frac{5mol}{3}$=$\frac{5}{3}$mol；
③中生成1mol氯气转移电子物质的量=$\frac{10mol}{2}$=2mol；
则三个方程式中转移电子物质的量之比=2mol：$\frac{5}{3}$mol：2mol=6：5：6，
故答案为：6：5：6；
（5）根据方程式①4HCl（浓）+MnO₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O、③KMnO₄2KMnO₄+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O、④4HCl（g）+O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2Cl₂+2H₂O，③没有反应条件，①的反应条件是加热，④的反应条件是加热和催化剂，反应条件越少的氧化还原反应越容易发生，越容易发生的氧化还原反应氧化剂的氧化性越强，所以氧化性最强的是高锰酸钾，其次是二氧化锰，最后是氧气，
故答案为：KMnO₄＞MnO₂＞O₂．

点评 本题考查氧化还原反应，涉及氧化还原反应计算、配平、氧化性强弱比较等，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意掌握氧化还原反应配平以及氧化性、还原性的比较方法，难度中等．