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(浓)===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如图装置用石墨作电极，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 mol·L^－1，现用ClO₂将CN^－氧化，有两种气体生成，其离子反应方程式为__________________。

Answer 1

解析：本题考查了氧化还原反应和电化学知识，意在考查考生的综合分析能力和应用能力。(1)①该反应中，浓盐酸中一部分－1价的氯元素被氧化为0价，此部分HCl作还原剂；另一部分留在“NaCl”中，此部分HCl起到酸的作用。②该反应转移2个电子，若产生0.1 mol ClO₂，则转移0.1 mol电子。(2)①电解池的阳极发生氧化反应，Cl^－失去电子生成ClO₂，根据元素守恒可知反应物中有水，生成物中含有H^＋。②阴极的电极反应式为2H^＋＋2e^－===H₂↑，据此电极反应式可知，生成112 mL H₂，转移0.01 mol电子，消耗0.01 mol H^＋，由溶液呈电中性可知，通过阳离子交换膜的阳离子是0.01 mol，阴极溶液的pH增大，可由H^＋放电使水的电离平衡正向移动来解释。(3)根据信息分析，两种气体是N₂和CO₂，ClO₂的还原产物是Cl^－，然后配平即可。

答案：(1)①B(1分)　②0.1(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)