题目内容
【题目】ClO2为一种黄绿色气体,是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂,制备ClO2的新工艺是电解法。
(1)如图表示用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,写出阳极产生ClO2的电极方程式:__________________________________;图中b电极为_____________(填“阳极”或“阴极”)。
(2)电解一段时间,当阴极产生标准状况下气体112 mL时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________mol,阴极区pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-、CN-等有明显去除效果,某工厂中污水含CN-(a mol·L-1),现将ClO2把CN-氧化成两种无毒气体,写出该反应的离子方程式:_____________________。
【答案】Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ 阴极 0.01 变大 2ClO2+2CN-=N2+2CO2+2Cl-
【解析】
(1)在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,可知氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,电极反应式为:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+;由图可知,阳离子移向b极,则b为阴极;
(2)阴极发生2H++2e-=H2↑,产生氢气的物质的量为0.112L÷22.4L/mol=0.005mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,所以通过交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol,阴极H+浓度减小,溶液的pH变大;
(3)ClO2将CN-氧化成两种无毒气体,则应生成氮气与二氧化碳,反应离子方程式为2ClO2+2CN-=N2+2CO2+2Cl-。
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