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0.1 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Fe²⁺、Mn²⁺、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，只生成两种气体，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

（共12分）
（1）①B   ② 0.1 （各1分）
（2）①Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺ 
②0.01  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）2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-   50a/13（或3.85a）

解析试题分析：
（1）①盐酸中部分Cl价态升高变为氯气，部分生成盐，体现还原性和酸性②式中转移电子数为2，反应中产生0.1 mol ClO₂，则转移电子的物质的量为0.1mol
（2）①可得Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺。②阴极产生标准状况的气体体积为112 mL（0.005mol）时，转移电子为0.01mol，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol；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）根据反应2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-，n(ClO₂)=n(CN^-)=100×10³L×a×10^-3g/L÷26g/mol=3.85a。
考点：本题以工业流程为载体考查元素及其化合物性质、氧化还原方程式书写、电子转移计算、电解池等相关知识。