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的反应原理为2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。

①浓盐酸在反应中显示出来的性质是________。

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上图是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂的示意图。则阳极产生ClO₂的电极反应式为________________________________________。

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 mg/L，现用ClO₂将CN^－氧化，产物中有两种气体生成，其离子反应方程式为________；处理100 m³这种污水，至少需要ClO₂________mol。

Answer

(1)①B ②0.1 (2)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋

②0.01 在阴极上发生反应2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度减小，使得H2O

OH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大

(3)2ClO2＋2CN－=N2↑＋2CO2↑＋2Cl－ 50a/13

【解析】 (1)分析元素化合价可知，浓盐酸中的氯元素转化成氯气和NaCl，故浓盐酸在反应中显示出还原性和酸性。由反应知，每生成2 mol ClO2转移2 mol电子。(2)①电解饱和食盐水制取ClO2，ClO2为氧化产物，故应在阳极产生，Cl－失去5个电子生成ClO2，而ClO2中含有氧元素，故还有H2O参加反应，再根据质量守恒配平电极反应式即可。②阴极产生标准状况下112 mL H2，转移电子0.01 mol，消耗的n(H＋)＝0.01 mol，为保持溶液呈电中性，故有相同物质的量的Na＋通过阳离子交换膜移向阴极。阴极上H2O电离出的H＋放电，导致H2O的电离平衡向右移动，OH－浓度增大，溶液pH增大。(3)处理污水时生成的两种气体不能具有污染性，应为CO2和N2，再根据得失电子守恒和原子守恒配平即可。由离子反应方程式可知消耗的ClO2的物质的量等于污水中CN－的物质的量，即n(ClO2)＝n(CN－)＝mol。