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)制備ClO₂的反應原理為2NaClO₃+4HCl（濃）=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl．
①濃鹽酸在反應中表現(xiàn)性質是

 

．
A．還原性  B．還原性和酸性
C．氧化性  D．氧化性和酸性
②若上述反應中產生0.1mol 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如圖是用石墨作電極，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的電極反應為

 

．
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112mL（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：

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應,原電池和電解池的工作原理

專題：氧化還原反應專題,電化學專題

分析：（1）2NaClO₃+4HCl（濃）=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl中，Cl元素的化合價由+5價降低為+4價，Cl元素的化合價由-1價升高為0；
（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=

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，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起還原劑作用，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

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，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：0.01；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：本題考查氧化還原反應、常用化學用語、電解原理、化學計算等，題目難度中等，電解反應是難點、易錯點，是對學生綜合能力的考查，需要學生具有扎實的基礎與分析解決問題的能力．