Question

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）如图表示用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂，写出阳极ClO₂产生的电极方程式：

 

；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112ml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⁺，S^2-，CN^-等有明显去除效果，某工厂中污水含CN^-（a mg/L），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：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（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；阳离子移向阴极；
（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=

V

Vm

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，电解中H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动；
（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）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⁺，
从图上可见，阳离子移向阴极，所以b为阴极，故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；阴极；
（2）在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为

V

Vm

=

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，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：0.01；pH变大；
（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、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．