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

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 的反应原理常采用：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______（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0.1molClO 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ClO ₂ ．写出阳极产生ClO ₂ 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）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 ^- amg/L，现用ClO ₂ 将CN ^- 氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为______；处理100m ³ 这种污水，至少需要ClO ₂ ______mol．

Answer 1

（1）①HCl中的氯元素在产物存在于Cl ₂ ，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；
②ClO ₂ 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：0.1mol；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO ₂ ，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 ^- +2H ₂ O=ClO ₂ ↑+4H ⁺ ，
故答案为：Cl ^- -5e ^- +2H ₂ O=ClO ₂ ↑+4H ⁺ ；
②在阴极发生2H ⁺ +2e ^- =H ₂ ↑，氢气的物质的量为 (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，电解中阴极H ⁺ 浓度减小，使得H ₂ O⇌OH ^- +H ⁺ 的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：0.01；在阴极发生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）ClO ₂ 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：2ClO ₂ +2CN ^- =N ₂ ↑+2CO ₂ ↑+2Cl ^- ，
100m ³ 废水中CN ^- 质量=100m ³ ×ag/m ³ =100ag，CN ^- 的物质的量为 (100ag)/(26g/mol) = (50a)/(13) mol，由方程式可知，至少需要ClO ₂ 的物质的量= (50a)/(13) mol，
故答案为：2ClO ₂ +2CN ^- =N ₂ ↑+2CO ₂ ↑+2Cl ^- ； (50a)/(13) mol．