Question

1．二氧化氯（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．請回答下列問題：
（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B（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(chǎn)生0.1mol ClO₂，則轉移電子的物質的量為0.1mol．
（2）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝．

①上述生產(chǎn)示意圖用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂．寫出陽極產(chǎn)生ClO₂的電極反應式：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時間后，當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL（標準狀況）時，停止電解．則通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為0.01mol；
③用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因在陰極發(fā)生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．

Answer 1

分析 （1）①HCl中的氯元素在產(chǎn)物存在于Cl₂，氯元素的化合價升高，氯元素被氧化，存在NaCl中氯元素的化合價未變化；
②ClO₂是還原產(chǎn)物，氯元素的化合價由+5價降低為+4價，轉移電子物質的量等于ClO₂的物質的量；
（2）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據(jù)n=$\frac{V}{Vm}$計算氫氣的物質的量，根據(jù)電子轉移守恒計算陽離子的物質的量；
③電解中H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動．

解答 解：（1）①HCl中的氯元素在產(chǎn)物存在于Cl₂，氯元素的化合價升高，氯元素被氧化，HCl起還原劑注意，同時存在NaCl中氯元素的化合價未變化，故HCl還起酸的作用，
故答案為：B；
②ClO₂是還原產(chǎn)物，氯元素的化合價由+5價降低為+4價，轉移電子物質的量為0.1mol×（5-4）=0.1mol，
故答案為：0.1；
（2）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，故交換膜的陽離子的物質的量為0.005mol×2=0.01mol，故答案為：0.01；
③電解中陰極H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，溶液的pH增大，故答案為：在陰極發(fā)生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．

點評 本題考查物質的性質及電解原理，為高頻考點，把握物質的性質及發(fā)生的反應、電極反應為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意反應原理的綜合應用，題目難度不大．