Question

ClO₂為一種黃綠色氣體，是目前國際上公認的高效，廣譜，快速安全的殺菌劑．制備ClO₂的新工藝是電解法．
（1）如圖表示用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂，寫出陽極ClO₂產生的電極方程式：

 

；圖中b電極為

 

；（填“陽極”或“陰極”）
（2）電解一段時間，當陰極產生標準狀況下氣體112ml時，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離子物質的量為

 

mol，陰極區(qū)pH

 

（填“變大”、“變小”或“不變”）
（3）ClO₂對污水中Fe²⁺，Mn²⁺，S^2-，CN^-等有明顯去除效果，某工廠中污水含CN^-（a mg/L），現(xiàn)將ClO₂把CN^-氧化成兩種無毒氣體，寫出該反應的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（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，同時生成氫離子；陽離子移向陰極；
（2）在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據(jù)n=

V

Vm

計算氫氣的物質的量，根據(jù)電子轉移守恒計算陽離子的物質的量，電解中H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動；
（3）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子．

解答： 解：（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，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
從圖上可見，陽離子移向陰極，所以b為陰極，故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；陰極；
（2）在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質的量為

V

Vm

=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，故交換膜的陽離子的物質的量為0.005mol×2=0.01mol，電解中陰極H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，溶液的pH增大，
故答案為：0.01；pH變大；
（3）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子，反應離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-．

點評：本題考查氧化還原反應、電解原理、化學計算等，題目難度中等，電解反應是難點、易錯點，是對學生綜合能力的考查，需要學生具有扎實的基礎與分析解決問題的能力．