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(浓)===2ClO2

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( 浓 ) == =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 0.1 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 如图装置用石墨作电极，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 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 mol·L ^{－ 1} ，现用 ClO ₂ 将 CN ^－ 氧化，有两种气体生成，其离子反应方程式为 __________________ 。

Answer 1

解析： 本题考查了氧化还原反应和电化学知识，意在考查考生的综合分析能力和应用能力。 (1) ① 该反应中，浓盐酸中一部分－ 1 价的氯元素被氧化为 0 价，此部分 HCl 作还原剂；另一部分留在 “ NaCl ” 中，此部分 HCl 起到酸的作用。 ② 该反应转移 2 个电子，若产生 0.1 mol ClO ₂ ，则转移 0.1 mol 电子。 (2) ① 电解池的阳极发生氧化反应， Cl ^－ 失去电子生成 ClO ₂ ，根据元素守恒可知反应物中有水，生成物中含有 H ^＋ 。 ② 阴极的电极反应式为 2H ^＋ ＋ 2e ^－ == =H ₂ ↑ ，据此电极反应式可知，生成 112 mL H ₂ ，转移 0.01 mol 电子，消耗 0.01 mol H ^＋ ，由溶液呈电中性可知，通过阳离子交换膜的阳离子是 0.01 mol ，阴极溶液的 pH 增大，可由 H ^＋ 放电使水的电离平衡正向移动来解释。 (3) 根据信息分析，两种气体是 N ₂ 和 CO ₂ ， ClO ₂ 的还原产物是 Cl ^－ ，然后配平即可。

答案： (1) ① B(1 分 ) 　 ② 0.1(1 分 )

(2) ① Cl ^－ － 5e ^－ ＋ 2H ₂ O == =ClO ₂ ↑ ＋ 4H ^＋ (2 分 )

② 0.01(2 分 ) 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 (2 分 )

(3)2ClO ₂ ＋ 2CN ^－ == =N ₂ ＋ 2CO ₂ ＋ 2Cl ^－ (2 分 )