Question

二氧化氯（ClO₂）是一种可作消毒剂的黄绿色气体．请回答下列问题：
（1）已知2KClO₃+H₂C₂O₄+H₂SO₄═K₂SO₄+2ClO₂↑+2H₂O+2CO₂↑，氧化剂与还原剂的物质的量之比是

 

，用二氧化硫还原氯酸钾也可制得二氧化氯，化学反应方程式为

 

；
（2）如图是电解饱和食盐水制ClO₂的示意图，电解方程式为：2NaCl+6H₂O

电解  .

2NaOH+5H₂↑+2ClO₂↑，向电解池两侧分别加入200mLNaCl饱和溶液和0.01mol/L的NaOH溶液，通电时A处产生的气体是

 

（填化学式），阴极的电极反应式是

 

，阴极产生224mL气体（标准状况）时停止电解，此时阴极区NaOH溶液的浓度是

 

mol/L（电解时溶液体积变化忽略不计）；
（3）室温时将10mL氯化钙溶液与10mL电解后的阴极区溶液混合有沉淀产生，反应的离子方程式是

 

，原氯化钙溶液的浓度至少是

 

mol/L
（室温时K_SP（Ca（OH）₂）=4.5×10^-6；溶液混合时体积变化忽略不计）．

Answer 1

考点：电解原理,氧化还原反应,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据化学方程式中元素化合价的变化分析，元素化合价升高的物质做还原剂，元素化合价降低的物质做氧化剂，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平写出；
（2）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，示意图分析可知A处气体是在阳极上生成，失电子发生氧化反应；在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=

V

Vm

计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算氢氧根离子的物质的量得到溶液浓度；
（3）氯化钙溶液，和电解得到的氢氧化钠溶液反应生成氢氧化钙沉淀，据此写出离子方程式；根据溶度积常数计算所需钙离子浓度．

解答： 解：（1）2KClO₃+H₂C₂O₄+H₂SO₄═K₂SO₄+2ClO₂↑+2H₂O+2CO₂↑，元素化合价升高的物质H₂C₂O₄做还原剂，元素化合价降低的物质KClO₃做氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是2：1；用二氧化硫还原氯酸钾也可制得二氧化氯，依据原子守恒写出反应的化学方程式为：2KClO₃+SO₂=K₂SO₄+2ClO₂↑；
故答案为：2：1；2KClO₃+SO₂=K₂SO₄+2ClO₂↑；
（2）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，示意图分析可知A处气体是在阳极上生成为ClO₂，失电子发生氧化反应；在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，阴极产生224mL气体（标准状况）时停止电解，此时阴极区NaOH溶液的浓度是，计算氢气的物质的量n=

V

Vm

=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，放电的氢离子物质的量为0.02mol，2H⁺+2e^-=H₂↑，根据电子转移守恒计算氢氧根离子的物质的量，溶液中增多氢氧根离子物质的量为0.02mol，得到溶液浓度=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L；
故答案为：ClO₂；2H⁺+2e^-=H₂↑；0.1；
（3）室温时将10mL氯化钙溶液与10mL电解后的阴极区溶液混合有沉淀产生，反应的离子方程式是Ca²⁺+2OH^-=Ca（OH）₂↓，依据室温时K_SP（Ca（OH）₂）=c（Ca²⁺）×c²（OH^-）=4.5×10^-6；等体积混合c（OH^-）=0.05mol/L，得到c（Ca²⁺）×c²（OH^-）=4.5×10^-6，c（Ca²⁺）=

4.5×10-6

0.052

=1.8×10^-3mol/L，则原溶液中 钙离子浓度为3.6×10^-3mol/L，
故答案为：Ca²⁺+2OH^-=Ca（OH）₂↓；3.6×10^-3mol/L．

点评：本题考查了氧化还原反应的概念分析和电子转移计算应用，电解原理分析是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．