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
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 __________________ 。
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 )
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