Question

二氧化氯（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。
（1）工業(yè)上制備ClO₂的反應原理常采用：2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
① 濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是_______（填序號）。

A．只有還原性

B．還原性和酸性

C．只有氧化性

D．氧化性和酸性

② 若上述反應中產生0.1 mol ClO₂，則轉移電子的物質的量為_______mol。
（2）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝。
 
①上圖示意用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂。寫出陽極產生ClO₂的電極反應式：__________。
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112 mL（標準狀況）時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為_________mol；用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因______________。
（3）ClO₂對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2—和CN^-等有明顯的去除效果。某工廠污水中含CN^- a mg/L，現用ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，其離子反應方程式為_______；處理100 m³這種污水，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  在陰極發(fā)生2H⁺ + 2e^- =H₂↑，H⁺濃度減小，使得H₂OOH^- +H⁺的平衡向右移動，OH^-濃度增大，pH增大
（3）2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-   50a/13（或3.85a）

解析試題分析：
（1）①鹽酸中部分Cl價態(tài)升高變?yōu)槁葰�，部分生成鹽，體現還原性和酸性②式中轉移電子數為2，反應中產生0.1 mol ClO₂，則轉移電子的物質的量為0.1mol
（2）①可得Cl^- - 5e^- + 2H₂O = ClO₂↑+ 4H⁺。②陰極產生標準狀況的氣體體積為112 mL（0.005mol）時，轉移電子為0.01mol，所以通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為0.01mol；在陰極發(fā)生2H⁺ + 2e^- =H₂↑，H⁺濃度減小，使得H₂OOH^- +H⁺的平衡向右移動，OH^-濃度增大，pH增大
（3）根據反應2ClO₂+2CN^- = N₂↑+ 2CO₂↑+2Cl^-，n(ClO₂)=n(CN^-)=100×10³L×a×10^-3g/L÷26g/mol=3.85a。
考點：本題以工業(yè)流程為載體考查元素及其化合物性質、氧化還原方程式書寫、電子轉移計算、電解池等相關知識。