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(3)电解法是目前研究最为热门的生产 ClO2的方法之一。题11图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/01 00:35:00
(3)电解法是目前研究最为热门的生产 ClO2的方法之一。题11图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。 ①电源负极为_______极(填A或B): ②写出阴极室发生反应依次为: ____________________________、 ____________________________; ③控制电解液H+不低于5mol/L,可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2歧化反应。若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况,忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分),此时阳极室与阴极室c(H+)之差为______________。
看不懂图像
解题思路: 1.看懂图示的含义,ClO2-是一种中间产物,ClO2是自身催化; 2.根据两极电子得失数目相等时找出关系式O2 ~ 4ClO2 ~ 4H+(氢离子的物质的量之差)
解题过程:
解析:①根据图示可知,电解池左侧的反应是ClO3- 转化为ClO2,氯元素的化合价由+5价变为+4价,发生了还原反应,发生还原反应的一极是阴极,阴极连接外加电源的负极,故A端为外加电源的负极; ②由图上可以看出ClO2-是一种中间产物,由题干中的信息“自动催化循环制备高纯ClO2”可知,ClO2是自身催化故阴极室发生的反应为:ClO2+e-=ClO2- , ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O 将两式合并为: ClO3- + e- + 2H+ = ClO2↑+H2O ③阳极室的电极反应为:4OH- - 4e- =2H2O+O2↑(同时生成4 H+) 阴极室反应为:4ClO3- +4e- + 8H+ = 4ClO2↑+4H2O 可得关系式O2 ~ 4ClO2 ~ 4H+(氢离子的物质的量之差) 当两极共收集到22.4L标准状况下的气体(1mol)时,则n(O2)=0.2mol, n(ClO2)=0.8mol, 氢离子的物质的量之差是0.8mol, 两侧溶液的体积都是1L,故此时阳极室与阴极室c(H+)之差为0.8mol/L。
最终答案:(3)①A ②ClO2+e-=ClO2- ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O ③0.8mol/L