Question

【題目】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0.1mol 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112mL（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Fe2+、Mn2+、S2﹣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；處理100m3這種污水，至少需要ClO2mol．

Answer 1

【答案】
（1）B；0.1
（2）Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=ClO2↑+4H+；0.01；在陰極發生2H++2e﹣=H2↑，H+濃度減小，使得H2O?OH﹣+H+的平衡向右移動，OH﹣濃度增大，pH增大
（3）2ClO2+2CN﹣=N2↑+2CO2↑+2Cl﹣；
【解析】解：（1）①HCl中的氯元素在產物存在于Cl2 ， 氯元素的化合價升高，氯元素被氧化，HCl起還原劑注意，同時存在NaCl中氯元素的化合價未變化，故HCl還起酸的作用，所以答案是：B；
②ClO2是還原產物，氯元素的化合價由+5價降低為+4價，轉移電子物質的量為0.1mol×（5﹣4）=0.1mol，
所以答案是：0.1mol；（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，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=ClO2↑+4H+ ，
所以答案是：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=ClO2↑+4H+；
②在陰極發生2H++2e﹣=H2↑，氫氣的物質的量為 =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H2OOH﹣+H+的平衡向右移動，溶液的pH增大，
所以答案是：0.01；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；（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﹣ ，
100m3廢水中CN﹣質量=100m3×ag/m3=100ag，CN﹣的物質的量為 = mol，由方程式可知，至少需要ClO2的物質的量= mol，
所以答案是：2ClO2+2CN﹣=N2↑+2CO2↑+2Cl﹣； mol．