Question

1．二氧化氯（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．请回答下列问题：
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是B（填序号）．
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0.1mol ClO₂，则转移电子的物质的量为0.1mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．

①上述生产示意图用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②电解一段时间后，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol；
③用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因在阴极发生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．

Answer 1

分析 （1）①HCl中的氯元素在产物存在于Cl₂，氯元素的化合价升高，氯元素被氧化，存在NaCl中氯元素的化合价未变化；
②ClO₂是还原产物，氯元素的化合价由+5价降低为+4价，转移电子物质的量等于ClO₂的物质的量；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=$\frac{V}{Vm}$计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量；
③电解中H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动．

解答 解：（1）①HCl中的氯元素在产物存在于Cl₂，氯元素的化合价升高，氯元素被氧化，HCl起还原剂注意，同时存在NaCl中氯元素的化合价未变化，故HCl还起酸的作用，
故答案为：B；
②ClO₂是还原产物，氯元素的化合价由+5价降低为+4价，转移电子物质的量为0.1mol×（5-4）=0.1mol，
故答案为：0.1；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，故答案为：0.01；
③电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大，故答案为：在阴极发生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．

点评 本题考查物质的性质及电解原理，为高频考点，把握物质的性质及发生的反应、电极反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意反应原理的综合应用，题目难度不大．