Question

6．二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂．
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．浓盐酸在反应中显示出来的性质是B（填序号）．
A．只有还原性   B．还原性和酸性   C．只有氧化性   D．氧化性和酸性
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol．
（3）ClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN^-，现用ClO₂将CN^-氧化，CN^-转化为两种无毒气体，其离子反应方程式为2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-．

Answer 1

分析 （1）HCl中的氯元素在产物存在于Cl₂，氯元素的化合价升高，氯元素被氧化，存在NaCl中氯元素的化合价未变化；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=$\frac{V}{V{\;}_{m}}$计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量；
（3）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子．

解答 解：（1）HCl中的氯元素在产物存在于Cl₂，氯元素的化合价升高，氯元素被氧化，HCl起还原剂注意，同时存在NaCl中氯元素的化合价未变化，故HCl还起酸的作用，故答案为：B；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，故答案为：0.01；
（3）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子，反应离子方程式为：2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-，
故答案为：2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-．

点评 本题考查氧化还原反应、常用化学用语、电解原理、化学计算等，题目难度中等，电解反应是难点、易错点，是对学生综合能力的考查，需要学生具有扎实的基础与分析解决问题的能力．