Question

【题目】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（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mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺．

①如图示意用石墨做电极，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： ．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（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Fe2+、Mn2+、S2﹣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，只生成两种气体，其离子反应方程式为；处理100m3这种污水，至少需要ClO2mol．

Answer 1

【答案】
（1）B；0.1
（2）Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=ClO2↑+4H+；0.01；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
（3）2ClO2+2CN﹣=N2↑+2CO2↑+2Cl﹣；
【解析】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，所以答案是：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，
所以答案是：0.1mol；（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+ ，
所以答案是：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=ClO2↑+4H+；
②在阴极发生2H++2e﹣=H2↑，氢气的物质的量为 =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，电解中阴极H+浓度减小，使得H2OOH﹣+H+的平衡向右移动，溶液的pH增大，
所以答案是：0.01；在阴极发生2H++2e﹣=H2↑，H+浓度减小，使得H2OOH﹣+H+的平衡向右移动，OH﹣浓度增大，pH增大；（3）ClO2将CN﹣氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子，反应离子方程式为：2ClO2+2CN﹣=N2↑+2CO2↑+2Cl﹣ ，
100m3废水中CN﹣质量=100m3×ag/m3=100ag，CN﹣的物质的量为 = mol，由方程式可知，至少需要ClO2的物质的量= mol，
所以答案是：2ClO2+2CN﹣=N2↑+2CO2↑+2Cl﹣； mol．