Question

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。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是_______（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若上述反应中产生0.1 mol ClO₂，则转移电子的物质的量为_______mol。
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。

①上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：                                                          。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL（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_________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因                                                                           。
（3）ClO₂对污水中Fe^2＋、Mn^2＋、S^2－和CN^－等有明显的去除效果。某工厂污水中含
CN^－ a mg/L，现用ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为                           。

Answer 1

（1）①B （1分） ② 0.1  （1分）
（2）①Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺ （2分）
②0.01 （2分） 在阴极发生2H⁺ + 2e^- =H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂OOH^- +H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大 （2分）
（3）2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-（2分）

试题分析：（1）①4HCl中2HCl转化为Cl₂，表现还原性，2HCl转化为NaCl，表现酸性，故B项正确。
②NaClO₃中Cl元素为+5价，ClO₂中Cl元素为+4价，所以产生0.1 mol ClO₂，转移电子的物质的量为0.1mol。
（2）①惰性电极电解饱和食盐水，阳极Cl?失电子生成ClO₂，Cl元素由-1价升高至+4价，配平可得电极方程式：Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺ 
②阴极产生的气体体积为112 mL（标准状况），则生成H₂：0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为Na⁺，物质的量为0.01mol；阴极上H₂O电离出的H⁺放电：2H⁺ + 2e^- =H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂OOH^- +H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大 。
（3）CN^-被氧化转化为CO₂和N₂，所以离子方程式为：2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-