问题 问答题

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0.1molClO2,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ClO2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ClO2.写出阳极产生ClO2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)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果.某工厂污水中含CN-amg/L,现用ClO2将CN-氧化,只生成两种气体,其离子反应方程式为______;处理100m3这种污水,至少需要ClO2______mol.

答案

(1)①HCl中的氯元素在产物存在于Cl2,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;

②ClO2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ClO2,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-+2H2O=ClO2↑+4H+

故答案为:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+

②在阴极发生2H++2e-=H2↑,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H2O⇌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-=H2↑,H+浓度减小,使得H2O⇌OH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大;

(3)ClO2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:2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-

100m3废水中CN-质量=100m3×ag/m3=100ag,CN-的物质的量为

100ag
26g/mol
=
50a
13
mol,由方程式可知,至少需要ClO2的物质的量=
50a
13
mol,

故答案为:2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-

50a
13
mol.

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