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

(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^－　

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^－)＝＝  amol。