Question

4．二氧化氯（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．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．則陽極產生ClO₂的電極反應式Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為224mL（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0.01mol；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陽極發(fā)生氧化反應，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，結合電荷守恒可知，同時生成氫離子；
②在陰極發(fā)生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氫氣的物質的量，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，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陽極發(fā)生氧化反應，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，結合電荷守恒可知，同時生成氫離子，陽極電極反應式為：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，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 本題考查電解原理應用及有關計算等，關鍵是明確電極發(fā)生反應，理解電解工作原理，注意電子轉移守恒在電化學計算中應用．