Question

4．二氧化氯（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑．目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝
①圖中用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂．則陽極產(chǎn)生ClO₂的電極反應(yīng)式Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，停止電解．通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol；用平衡移動(dòng)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(dòng)，OH^-濃度增大，pH增大．

Answer 1

分析 ①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，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(yīng)，結(jié)合電荷守恒可知，同時(shí)生成氫離子；
②在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價(jià)離子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算陽離子的物質(zhì)的量，電解中H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動(dòng)．

解答 解：①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，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(yīng)，結(jié)合電荷守恒可知，同時(shí)生成氫離子，陽極電極反應(yīng)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(zhì)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(jià)離子，故交換膜的陽離子的物質(zhì)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(dòng)，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(dòng)，OH^-濃度增大，pH增大．

點(diǎn)評 本題考查電解原理應(yīng)用及有關(guān)計(jì)算等，關(guān)鍵是明確電極發(fā)生反應(yīng)，理解電解工作原理，注意電子轉(zhuǎn)移守恒在電化學(xué)計(jì)算中應(yīng)用．