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

Question

二氧化氯(ClO ₂ )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ClO ₂ 的反应原理为2NaClO ₃ ＋4HCl=2ClO ₂ ↑＋Cl ₂ ↑＋2H ₂ O＋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 ClO ₂ ，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ClO ₂ 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ClO ₂ 的示意图。则阳极产生ClO ₂ 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)ClO ₂ 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ClO ₂ 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 m ³ 这种污水，至少需要ClO ₂ ________mol。

Answer 1

(1)①B　②0.1   (2)①Cl ^－ －5e ^－ ＋2H ₂ O=ClO ₂ ↑＋4H ^＋
②0.01　在阴极上发生反应2H ^＋ ＋2e ^－ =H ₂ ↑，H ^＋ 浓度减小，使得H ₂ O
OH ^－ ＋H ^＋ 的平衡向右移动，OH ^－ 浓度增大，pH增大
(3)2ClO ₂ ＋2CN ^－ =N ₂ ↑＋2CO ₂ ↑＋2Cl ^－ 　

①电解饱和食盐水制取ClO ₂ ，ClO ₂ 为氧化产物，故应在阳极产生，Cl ^－ 失去5个电子生成ClO ₂ ，而ClO ₂ 中含有氧元素，故还有H ₂ O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 H ₂ ，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H ₂ O电离出的H ^＋ 放电，导致H ₂ O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CO ₂ 和N ₂ ，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ClO ₂ 的物质的量等于污水中CN ^－ 的物质的量，即n(ClO ₂ )＝n(CN ^－ )＝ ＝   amol。