Question

6．二氧化氯（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑．
（1）工業(yè)上制備ClO₂的反應(yīng)原理常采用：2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是B（填序號(hào)）．
A．只有還原性   B．還原性和酸性   C．只有氧化性   D．氧化性和酸性
（2）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝．
①如圖示意用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂．寫出陽極產(chǎn)生ClO₂的電極反應(yīng)式：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，停止電解．通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol．
（3）ClO₂對(duì)污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．某工廠污水中含CN^-，現(xiàn)用ClO₂將CN^-氧化，CN^-轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體，其離子反應(yīng)方程式為2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-．

Answer 1

分析 （1）HCl中的氯元素在產(chǎn)物存在于Cl₂，氯元素的化合價(jià)升高，氯元素被氧化，存在NaCl中氯元素的化合價(jià)未變化；
（2）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，同時(shí)生成氫離子；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價(jià)離子，根據(jù)n=$\frac{V}{V{\;}_{m}}$計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算陽離子的物質(zhì)的量；
（3）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，同時(shí)生成氯離子．

解答 解：（1）HCl中的氯元素在產(chǎn)物存在于Cl₂，氯元素的化合價(jià)升高，氯元素被氧化，HCl起還原劑注意，同時(shí)存在NaCl中氯元素的化合價(jià)未變化，故HCl還起酸的作用，故答案為：B；
（2）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價(jià)離子，故交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005mol×2=0.01mol，故答案為：0.01；
（3）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，同時(shí)生成氯離子，反應(yīng)離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂+2CO₂+2Cl^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)、常用化學(xué)用語、電解原理、化學(xué)計(jì)算等，題目難度中等，電解反應(yīng)是難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與分析解決問題的能力．