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)工業上制備ClO₂的反應原理為2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是________。

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)目前已開發出用電解法制取ClO₂的新工藝。

①上圖是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂的示意圖。則陽極產生ClO₂的電極反應式為_____________________________________。
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pH增大的原因：______________________________________。
(3)ClO₂對污水中Fe^2＋、Mn^2＋、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，產物中有兩種氣體生成，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

(1)①B　②0.1   (2)①Cl^－－5e^－＋2H₂O=ClO₂↑＋4H^＋
②0.01　在陰極上發生反應2H^＋＋2e^－=H₂↑，H^＋濃度減小，使得H₂O
OH^－＋H^＋的平衡向右移動，OH^－濃度增大，pH增大
(3)2ClO₂＋2CN^－=N₂↑＋2CO₂↑＋2Cl^－　

①電解飽和食鹽水制取ClO₂，ClO₂為氧化產物，故應在陽極產生，Cl^－失去5個電子生成ClO₂，而ClO₂中含有氧元素，故還有H₂O參加反應，再根據質量守恒配平電極反應式即可。②陰極產生標準狀況下112 mL H₂，轉移電子0.01 mol，消耗的n(H^＋)＝0.01 mol，為保持溶液呈電中性，故有相同物質的量的Na^＋通過陽離子交換膜移向陰極。陰極上H₂O電離出的H^＋放電，導致H₂O的電離平衡向右移動，OH^－濃度增大，溶液pH增大。(3)處理污水時生成的兩種氣體不能具有污染性，應為CO₂和N₂，再根據得失電子守恒和原子守恒配平即可。由離子反應方程式可知消耗的ClO₂的物質的量等于污水中CN^－的物質的量，即n(ClO₂)＝n(CN^－)＝＝  amol。