Question

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(濃)===2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。

①濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是________(填序號)。

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若上述反應(yīng)中產(chǎn)生0.1 mol ClO₂，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol。

(2)目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝。

①如圖裝置用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂。寫出陽極產(chǎn)生ClO₂的電極反應(yīng)式：__________________。

②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(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_______

mol，用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因_________。

(3)ClO₂對污水中Fe^2＋、Mn^2＋、S^2－和CN^－等有明顯的去除效果。某工廠污水中含CN^－ a mol·L^－1，現(xiàn)用ClO₂將CN^－氧化，有兩種氣體生成，其離子反應(yīng)方程式為__________________。

Answer 1

解析：本題考查了氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)知識，意在考查考生的綜合分析能力和應(yīng)用能力。(1)①該反應(yīng)中，濃鹽酸中一部分－1價(jià)的氯元素被氧化為0價(jià)，此部分HCl作還原劑；另一部分留在“NaCl”中，此部分HCl起到酸的作用。②該反應(yīng)轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，若產(chǎn)生0.1 mol ClO₂，則轉(zhuǎn)移0.1 mol電子。(2)①電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cl^－失去電子生成ClO₂，根據(jù)元素守恒可知反應(yīng)物中有水，生成物中含有H^＋。②陰極的電極反應(yīng)式為2H^＋＋2e^－===H₂↑，據(jù)此電極反應(yīng)式可知，生成112 mL H₂，轉(zhuǎn)移0.01 mol電子，消耗0.01 mol H^＋，由溶液呈電中性可知，通過陽離子交換膜的陽離子是0.01 mol，陰極溶液的pH增大，可由H^＋放電使水的電離平衡正向移動來解釋。(3)根據(jù)信息分析，兩種氣體是N₂和CO₂，ClO₂的還原產(chǎn)物是Cl^－，然后配平即可。

答案：(1)①B(1分)�、�0.1(1分)

(2)①Cl^－－5e^－＋2H₂O===ClO₂↑＋4H^＋(2分)

②0.01(2分)在陰極發(fā)生2H^＋＋2e^－===H₂↑，H^＋濃度減小，使得H₂OOH^－＋H^＋的平衡向右移動，OH^－濃度增大，pH增大(2分)

(3)2ClO₂＋2CN^－===N₂＋2CO₂＋2Cl^－(2分)