Question

化學在環境保護中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

（1）催化反硝化法中，H2能將NO3-還原為N2。25℃時，反應進行10 min，溶液的pH由7變為12。

①N2的結構式為________。

②上述反應離子方程式為____________________，其平均反應速率v（NO3-）為________mol·L－1·min－1。

③還原過程中可生成中間產物NO2-，寫出3種促進NO2-水解的方法________。

（2）電化學降解NO3-的原理如圖所示。

①電源正極為________（填“A”或“B”），陰極反應式為______________。

②若電解過程中轉移了2 mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差（Δm左－Δm右）為________g。

 

Answer 1

（1）①N≡N　②2NO3-＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　0.001　③加酸，升高溫度，加水

（2）①A　2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－

②14.4

點撥：知識：氧化還原反應方程式、電極反應方程式的書寫；電極名稱的判斷、根據電極反應式計算等。能力：全面考查學生運用所學的氧化還原反應原理、電化學原理分析問題和解決問題的能力，對化學計算的能力也進行了考查。試題難度：較難。

【解析】根據溶液的氧化還原反應規律及題意書寫離子方程式，根據電極上發生的反應類型判斷電極名稱，根據電極反應式及質子的移動方向分析溶液的質量變化。

（1）①N2電子式為：N??N：，結構式為N≡N。②反應中堿性增強，故應有OH－生成，根據得失電子守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋OH－，據電荷守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO3-N2＋2OH－＋4H2O。③水解的離子方程式為NO2-＋H2OHNO2＋OH－，據“越熱越水解、越稀越水解”，可知加熱或加水稀釋能促進水解；另外，降低生成物濃度，也可促進水解。

（2）①NO3-生成N2發生了還原反應，應在電解池的陰極發生，故A為原電池的正極；陰極發生還原反應，故電極反應式為2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－。由電極反應式可知，通過2 mol電子，溶液減少的質量為5.6 g（N2），同時有2 mol H＋通過質子交換膜進入右側，故右側溶液減少3.6 g。

②正極發生的反應為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，每通過2 mol電子，生成16 g O2，同時有2 mol H＋通過質子交換膜進入右側，使左側溶液質量減少18 g，故兩側溶液減少的質量差為14.4 g。