Question

5．二氧化氯（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．目前已開發出用電解法制取ClO₂的新工藝．
①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂．則陽極產生ClO₂的電極反應式為Cl^--5e^-+2H₂O═ClO₂↑+4H⁺．
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0.01mol；陰極區pH將增大．

Answer 1

分析 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在陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氫氣的物質的量，根據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；增大．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確各個物理量的關系及離子放電順序是解本題關鍵，生成氫氣與通過陽離子交換膜的陽離子的關系為易錯點，題目難度不大．