化工产品中,含氯物质众多,其用途广泛。回答下列问题:
(1) 如图为氯及其化合物的 “ 价一类 ” 二维图。缺失的类别 A 为 ___ 、物质 B 为 ___ ( 填化学式 ) 。
(2) 电石渣 是氯碱工业中的废料,某同学在实验室以电石渣为原料制取 KClO 3 的工艺流程如图所示:
已知 Ca ( ClO 3 ) 2 易溶于水。
① 工业生产电石的反应为 CaO + 3C CaC 2 + CO ,该反应中还原剂为 _____ 。
② 流程中 “ 制 Ca ( ClO 3 ) 2 ” 的化学方程式为 __ ; “ 转化 ” 发生反应的离子方程式为 ___ 。
③ 上述流程中所用 Cl 2 是用 MnO 2 与浓盐酸反应制得。该反应的离子方程式是 ___ ,其中盐酸体现的性质为 ___ 性和 ____ 性。
酸 Cl 2 O 7 C 6Cl 2 + 6Ca(OH) 2 Ca(ClO 3 ) 2 + 5CaCl 2 + 6H 2 O Ca 2+ + =CaCO 3 ↓ + 4H + + 2Cl - Mn 2+ + Cl 2 ↑ + 2H 2 O 酸 还原
【分析】
电石渣 ,氯气和电石渣在 70℃ 以上温度下反应生成 Ca ( ClO 3 ) 2 、 CaCl 2 和 H 2 O , Ca(ClO 3 ) 2 和 K 2 CO 3 发生反应生成 CaCO 3 沉淀和 KClO 3 溶液,过滤后将滤液经过一系列操作,最终得到 KClO 3 。
【详解】
(1) 如图为氯及其化合物的 “ 价一类 ” 二维图。根据图中信息 A 为酸,物质 B 为 +7 价的氧化物即为 Cl 2 O 7 ;故答案为:酸; Cl 2 O 7 。
(2)① 工业生产电石的反应为 CaO + 3C CaC 2 + CO ,根据反应方程式分析得到碳化合价既升高又降低,因此该反应中还原剂为 C ;故答案为: C 。
② 流程中 “ 制 Ca ( ClO 3 ) 2 ” 主要是 Cl 2 和 Ca(OH) 2 反应生成 Ca(ClO 3 ) 2 、 CaCl 2 和 H 2 O ,其化学方程式为 6Cl 2 + 6Ca(OH) 2 Ca(ClO 3 ) 2 + 5CaCl 2 + 6H 2 O ; “ 转化 ” 主要是 Ca(ClO 3 ) 2 和 K 2 CO 3 发生反应生成 CaCO 3 沉淀和 KClO 3 溶液,其离子方程式为 Ca 2+ + =CaCO 3 ↓ ;故答案为: 6Cl 2 + 6Ca(OH) 2 Ca(ClO 3 ) 2 + 5CaCl 2 + 6H 2 O ; Ca 2+ + =CaCO 3 ↓ 。
③ 根据题意 MnO 2 与浓盐酸反应生成 Cl 2 、氯化锰和水,该反应的离子方程式是 + 4H + + 2Cl - Mn 2+ + Cl 2 ↑ + 2H 2 O ,氯的化合价部分升高,还有一部分化合价未变,因此盐酸体现的性质为酸性和还原性;故答案为: + 4H + + 2Cl - Mn 2+ + Cl 2 ↑ + 2H 2 O ;酸;还原。
氧化还原反应:
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
反应历程:
氧化还原反应前后,元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低,可以将氧化还原反应拆分成两个半反应:氧化数升高的半反应,称为氧化反应;氧化数降低的反应,称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的,不能独立存在,它们共同组成氧化还原反应。
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
电子的得失过程:
其过程用核外电子排布变化情况可表示为:
氧化还原反应中存在以下一般规律:
强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
价态律:元素处于最高价态,只具有氧化性;元素处于最低价态,只具有还原性;处于中间价态,既具氧化性,又具有还原性。
转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的氧化数只接近而不交叉,最多达到同种价态。
优先律:对于同一氧化剂,当存在多种还原剂时,通常先和还原性最强的还原剂反应。守恒律:氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。
氧化还原性的强弱判定:
物质的氧化性是指物质得电子的能力,还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力(与得失电子的数量无关)。从方程式与元素性质的角度,氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定:
(1)从元素所处的价态考虑,可初步分析物质所具备的性质(无法分析其强弱)。最高价态——只有氧化性,如H2SO4、KMnO4中的S、Mn元素;最低价态,只有还原性,如Cl-、S2-等;中间价态——既有氧化性又有还原性,如Fe、S、SO2等。
(2)根据氧化还原的方向判断:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(3)根据反应条件判断:当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时,如氧化产物中元素的价态相同,可根据反应条件的高、低进行判断,如是否需要加热,是否需要酸性条件,浓度大小等等。
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