Question

二氧化氯（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。
（1）工業上制備ClO₂的反應原理常采用：2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是_______（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若上述反應中產生0.1 mol ClO₂，則轉移電子的物質的量為_______mol。
（2）目前已開發出用電解法制取ClO₂的新工藝。

①上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。寫出陽極產生ClO₂的電極反應式：                                                          。
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112 mL（標準狀況）時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為_________mol；用平衡移動原理解釋陰極區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 mg/L，現用ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，其離子反應方程式為                           。

Answer 1

（1）①B （1分） ② 0.1  （1分）
（2）①Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺ （2分）
②0.01 （2分） 在陰極發生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）

試題分析：（1）①4HCl中2HCl轉化為Cl₂，表現還原性，2HCl轉化為NaCl，表現酸性，故B項正確。
②NaClO₃中Cl元素為+5價，ClO₂中Cl元素為+4價，所以產生0.1 mol ClO₂，轉移電子的物質的量為0.1mol。
（2）①惰性電極電解飽和食鹽水，陽極Cl?失電子生成ClO₂，Cl元素由-1價升高至+4價，配平可得電極方程式：Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺ 
②陰極產生的氣體體積為112 mL（標準狀況），則生成H₂：0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為Na⁺，物質的量為0.01mol；陰極上H₂O電離出的H⁺放電：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 。
（3）CN^-被氧化轉化為CO₂和N₂，所以離子方程式為：2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-